一百万 TPS：TON 是什么，它如何运作？

The Open Network（TON）自 2020 年起作为开源社区项目运行。本文将带你了解 TON 是什么、由谁开发，以及它具备哪些功能。

简要历史

The Open Network 最初由 Telegram 团队开发，名为 Telegram Open Network。如今，Telegram 已与 TON 完全分离，Telegram 只是 The Open Network 上众多开发者之一。作为基于区块链的网络，TON 采用了权益证明（proof-of-stake）算法。在之前已解散的版本中，Telegram Open Network 原计划推出原生 Gram 代币。

根据公司规划，TON 原本旨在成为去中心化应用（DApp）平台，其架构设计支持高扩展性，甚至超越以太坊（Ethereum）。此外，生态系统的重要一环是将网络及其代币与 Telegram 消息服务集成，当时 Telegram 用户已接近 2 亿。

2018 年，团队开启了 ICO（首次代币发行）申请，取得巨大成功。仅首轮融资就筹集近 30 亿美元。次年，TON 测试网成功上线，区块浏览器发布，完整节点代码也已开放。主网原计划最迟于 2019 年 11 月上线，但由于美国证券交易委员会（SEC）的介入，这一进程被打断。

由于有美国投资者参与，该项目的 ICO 受到美国法律监管，SEC 认定代币销售存在违规。随后，SEC 判定 Gram 代币非法售卖，并发出禁令，导致 TON 的上线计划被搁置。Telegram 创始人 Pavel Durov 宣布项目取消，并决定不再上诉。到 2020 年 5 月，随着 Telegram 对项目的承诺变得不明朗，其他团队开始接手技术开发。Telegram 退出后，将 ton.org 域名和 GitHub 仓库转交给 The Open Network 社区。

现在发展如何？

TON 开发者致力于构建一个安全、高效、可扩展的区块链生态系统，为去中心化应用和智能合约提供便捷的平台，方便终端用户使用。

TON 基于 Layer 1 权益证明区块链，但它不仅仅是一个区块链，还包含多个组件：

• TON P2P Network：点对点网络，无“主节点”，所有节点平等，网络资源由所有成员共同持有；
• Ton Storage：存储区块快照和归档副本；
• Ton Proxy：为网络提供匿名访问；
• 分布式哈希表：被 TON Storage（用于查找包含特定文件的节点）、TON Proxy 及其他服务使用；
• 带有独立用户界面的服务平台；
• TON DNS：类似传统 DNS，为智能合约、节点、服务等分配“人类可读”的名称；
• TON Payments 微支付平台。

这些功能共同实现了一个关键目标：让 TON 对终端用户而言尽可能简单易用。考虑到将 TON 生态项目集成到拥有超 7 亿用户的 Telegram 中，这一目标非常合理。然而，这也带来了可扩展性的新问题。随着项目发展、TON 在 Telegram 内集成度提升，交易数量也会随之增加。新服务的出现同样会带来更高负载。

为此，开发者打出了王牌：TON 网络号称可处理超过 100 万笔每秒的交易。这样的性能如何实现？TON 采用了一系列独特的创新方案。

如何实现一百万 TPS

Not just one blockchain

TON 的核心并非单一区块链，而是由主链（masterchain）和多个工作链（workchain）组成，每个工作链又可细分为分片（shard）。

主链负责存储协议、验证者、工作链和分片的全局信息。工作链处理交易、智能合约及其他日常操作。由于采用分片机制，工作链可进一步划分为分片链（shardchain），每个分片链可独立处理交易，并保存部分区块链状态的副本。这使网络能并行处理交易，均衡负载，避免拥堵。

Asynchronous smart contracts

另一项提升效率的技术是异步智能合约，可避免合约执行时互相等待。

通常，一个合约调用另一个时，前者会暂停，等待后者执行并返回结果。而异步机制则让智能合约无需等待其他合约结果，可继续执行自身剩余条件，从而大幅提升速度。

The consensus protocol

TON 还创新性地采用了 Catchain 专有算法的高速共识系统。在传统区块链中，区块先生成，随后网络节点达成共识，确认区块有效。这种方式可能导致区块链分叉，最终只保留正确分支，其余被舍弃。

Catchain 的机制有所不同。在 TON 网络中，先达成共识再生成区块。简而言之，创建新区块时会组建一组验证者，在专用网络层（ANDL，TON 团队的另一项开发）内部建立私有网络并启动 Catchain。共识过程分多轮进行，且可同时进行多轮。

每轮结束时，如果没有候选区块被接受，验证者小组会决定一个候选区块。当候选区块获得超过 2/3 验证者“签名”后，该轮结束，进入下一轮。

TON 通过多个“小区块链”运行，几乎完全消除了分叉。区块链用于进程间消息传递，所有可能的分叉情况都能被 Catchain 机制提前发现并阻止。

Optimization and adaptability

为提升效率，TON 采用多种方法优化节点间“通信”。例如，交易不是单独发送，而是打包聚合后再传输；采用压缩算法减少数据传输量；区块链和分片参数可根据网络状况动态调整，如区块大小和生成频率等。

结语

本文仅简要介绍了 TON 已实现的部分创新。要详细讲解其众多有趣方案，远非一篇文章所能涵盖。欢迎持续关注，我们将持续带来更多 TON 相关内容。