TONネットワークはなぜブロック生成が中断するのか？基盤設計の限界とバリデーターの問題を詳しく解説

著者：夫如何、Odaily 星球日报

8月のTONは、深刻な状況に直面しています。

まず、Telegramの創設者がフランスで逮捕され、保釈された後、Tonネットワークは2度のブロック生成中断に直面し、大きな疑問を抱かれています。この2つの危機は、ますます熱を帯びているTonエコシステムに冷水を浴びせ、将来の物語のスペースをさらに圧縮しました。

市場の関心は主に創設者の逮捕事件に集中しており、技術的な障害にはあまり注目されていませんが、後者こそがTonエコシステムの未来の発展に実際に影響を与える重大な事件です。

TONネットワークはなぜ頻繁にダウンするのか？コミュニティの見解も様々です。Odaily星球日报は、TONのホワイトペーパー、関連技術文書、現在のネットワークの状況を分析し、TONネットワークの2度のブロック生成中断の背後にある理由を探ります。

多方面の要因：バリデーターの数不足、基盤設計の複雑さ

事件の振り返り：8月28日の朝、TONネットワークで初めてのブロック生成中断が発生し、7時間後に復旧しました。しかし、24時間も経たないうちに、29日の未明に再び2度目のブロック生成中断が発生しました。

表面的な理由：DOGS取引量の急増によるブロック生成の停滞

ネットワークのブロック生成中断の直接的な原因は、DOGS取引量の急増です。

DOGSは最近TONネットワークで非常に人気のあるミームコインで、総量は5500億枚、エアドロップの割合は総量の72.73%であり、エアドロップの条件はTelegramアカウントのみです。最近、DOGSはバイナンスなどの複数のプラットフォームに上場し、短期間でチェーン上の取引量が急増しました。

PoSパブリックチェーンとして、TONはそのバリデーターノードに依存して取引を処理・確認し、これらの取引をブロックにパッケージ化します。通常、ブロックチェーンネットワークは設定された時間間隔で新しいブロックを生成しますが、システムがすべての保留中の取引を迅速に処理できない場合、ブロック生成プロセスが遅延し、さらには中断する可能性があります。

取引過負荷の現象はブロックチェーン分野では珍しくなく、ビットコインやイーサリアムなどの著名なパブリックチェーンも同様の問題に直面したことがあります。取引量がネットワークの瞬時処理能力を超えると、取引検証速度が大幅に低下します。TONの場合、取引量の急増はバリデーターに過重な負担をかけ、全体のブロック生成速度を遅くする可能性があります。この現象は特定のピーク時に特に顕著であり、DOGSが急激に人気を集めた際に、取引量がネットワークのキャパシティを超え、ブロック生成が遅延しました。

ネットワークの2度のブロック生成中断の原因について、TON財団は、DOGS取引の過負荷により、ゴミ収集が多くのバリデーターを過負荷にし、時間がかかりすぎて彼らが合意を失ったと説明しています。

興味深いことに、TONは昨年11月末の公開性能テストで、TPSが104715に達し、ギネス世界記録の認証を成功裏に申請しました。公式のDOGS取引過負荷の説明は、あまりにも無力に感じられます。

深層的な理由：TONネットワークの設計の限界とバリデーターの問題

実際、取引過負荷は問題の表面的なものであり、TONネットワークのブロック生成中断の根本的な問題は、その基盤設計とバリデーターのメカニズムに隠れています。TONの技術アーキテクチャ、シャーディングメカニズム、およびバリデーターの組織形式を分析することで、TONネットワークが極端な条件下で不安定性を示す理由を以下の3つの観点から分析できます。

1. シャーディングチェーンアーキテクチャの複雑性：高い拡張性がもたらす課題

TONのアーキテクチャ設計は、高い拡張性と高性能を核心にしており、その独特のメインチェーン、ワーキングチェーン、シャーディングチェーンの多層構造は、理論的には負荷を分散させることでネットワークの処理能力を向上させることができます。しかし、この複雑なシャーディングチェーン構造は多くの課題ももたらします。

各ワーキングチェーンはさらに複数のシャーディングチェーンに分割でき、各シャーディングチェーンは異なるアカウントの取引処理を担当します。この設計により、大量の取引が異なるシャーディングチェーンで並行処理され、全体のネットワークのTPSが向上します。しかし、取引量が急増した場合、特定のシャーディングチェーンの負荷分布が不均一であったり、バリデーターが大量の取引を迅速に処理できない場合、これらのシャーディングチェーンのブロック生成速度が遅くなるか、さらには停滞する可能性があります。シャーディングチェーンはメインチェーンと同期を保つ必要があるため、重要なシャーディングチェーンに問題が発生すると、ネットワーク全体のブロック生成プロセスに影響を与える可能性があります。

TONのシャーディング手法は非常に革新的で、シャーディングチェーンを各シャーディングチェーンが少数のアカウントやスマートコントラクトを担当するように縮小することを許可しています。場合によっては、各シャーディングが1つのアカウントやコントラクトを管理することも可能です。しかし、この極端なシャーディング方式は調整と管理の複雑性を増加させます。シャーディング技術はブロックチェーンの拡張性を向上させるための有効な手段ですが、各シャーディングチェーンとメインチェーンの間で高度に効率的かつ安定した調整が必要です。特定のシャーディングチェーンが極端な条件下でボトルネックに直面すると、ネットワーク全体のブロック生成プロセスが妨げられる可能性があります。

2. バリデーターの数不足：TONの分散化の潜在的リスク

TONネットワークのもう一つの顕著な問題は、バリデーターの数が不足していることです。他のPoSパブリックチェーンと比較して、TONのバリデーターの数は明らかに少ないです。現在、TONネットワークには360のバリデーターノードしかなく、イーサリアムのバリデーター数は100万を超え、ソラナのバリデーター数もTONを大きく上回っています。このバリデーター数の違いは、TONの分散化の程度やネットワークの安全性に直接影響を与えます。

PoSネットワークでは、バリデーターは取引を検証し、合意を形成し、検証された取引をブロックにパッケージ化する役割を担います。バリデーターの数はネットワークの分散化の程度を決定するだけでなく、高負荷の状況下でのネットワークの処理能力にも直接影響します。TONのバリデーター数が少ないことは、各バリデーターがより多くの取引リクエストを処理する必要があることを意味します。取引量が急増すると、バリデーターはすべての取引を迅速に処理できず、ブロック生成の遅延や中断を引き起こす可能性があります。

さらに、TONはバリデーターに対してハードウェアとネットワークの要件が高く、バリデーターになるためには大量のToncoinをステーキングする必要があります。これらの高いハードル条件はバリデーターの数を制限し、十分なリソースを持つ参加者のみがバリデーターの列に参加できるようにしています。これにより、TONネットワークの分散化の程度が制限され、高負荷取引期間中のブロック生成の遅延問題がさらに顕著になります。

3. 合意メカニズムの限界：高負荷下でのビザンチン耐障害性プロトコルの課題

TONネットワークは、ビザンチン耐障害性（BFT）理論に基づく合意メカニズム、すなわちCatchainプロトコルを採用しています。このプロトコルの設計目的は、悪意のあるノードが存在する場合でも、ネットワークの正常な運用を維持することです。しかし、バリデーターの数が限られており、一部のバリデーターが取引量の過負荷により迅速に合意に参加できない場合、このメカニズムの効率は影響を受けます。

Catchainプロトコルの動作原理は、合意に参加するバリデーターの中で悪意のあるノードの数が3分の1を超えない限り、ネットワークは合意に達し、ブロックを生成できるというものです。しかし、バリデーターの数が限られ、負荷が高すぎる場合、複数のバリデーターが同時に応答できなくなり、合意プロセスが遅くなり、合意に達することができなくなり、ブロック生成が停滞することになります。

TONの合意メカニズムは設計上非常に強いリスク耐性を持っていますが、その実際の効果はバリデーターの数と分布に依存します。バリデーターの数が不足し、ネットワークの負荷が予想を超えると、Catchainプロトコルの効率は著しく低下し、ネットワークのブロック生成速度が遅くなったり、停滞したりします。

分散化の程度と基盤メカニズムの欠陥がTonの発展を妨げる

TONは最近、Telegramの創設者がフランスで逮捕された事件から始まり、次々と課題に直面しています。この事件はTONの将来の発展に不確実性をもたらし、TelegramとTONエコシステムの協力にも影響を与える可能性があります。Telegramの10億の月間アクティブユーザーは、元々TONエコシステムの発展にとって潜在的な巨大な力と見なされていましたが、この事件は両者の将来の協力に影を落とすことは間違いありません。

さらに、TONネットワーク自体が短期間で2度のブロック生成中断を経験し、高負荷条件下での限界がさらに露呈しました。これらの2度の中断事件はDOGS取引量の急増によって引き起こされましたが、深層的な原因はTONネットワークの基盤設計の問題に関係しています。シャーディングチェーンアーキテクチャの複雑性、バリデーター数の不足、そして高負荷下での合意メカニズムの効率低下は、TONネットワークが突発的な状況に対処する際に顕著な技術的ボトルネックが存在することを示しています。これらの問題はTONの現在の安定性に影響を与えるだけでなく、長期的な発展にも潜在的な脅威をもたらします。

著者は、TONエコシステムがその安定性と持続可能な発展を確保するために、以下のいくつかの点で改善が必要だと考えています。

• TONはバリデーターの数を増やし、バリデーターになるためのハードルを下げ、より多くのノードの参加を促し、分散化の程度とネットワークのキャパシティを向上させる必要があります。
• TONはそのシャーディングチェーンアーキテクチャを最適化し、シャーディングチェーンとメインチェーン間の調整効率を向上させ、高取引量環境下での安定した運用を確保する必要があります。
• 合意メカニズムのさらなる最適化も不可欠であり、TONは高負荷下でCatchainプロトコルの効率を向上させる方法を研究し、極端な条件下でもネットワークが安定してブロックを生成できるようにする必要があります。

TONはこれまでの道のりで重大な危機に直面し、コミュニティの自治に依存して再生を果たしてきました。また、初期の発展時には熱が低く、エコシステムが貧弱でした。現在の状況は、かつてのTONエコシステムにとって「致命的な脅威」とは言えないでしょう。TONが現在の困難を克服し、ネットワークを改善することで、未来の挑戦により良く対応し、より強力で繁栄したエコシステムを徐々に構築できることを期待しています。