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샤드

샤딩은 데이터베이스 설계에서 기원한 성숙한 개념입니다. 이는 하나의 논리적 데이터 세트를 여러 데이터베이스에 나누어 분산시키는 것으로, 이 데이터베이스들은 서로 독립적이며 여러 서버에 배포될 수 있습니다. 간단히 말해, 샤딩은 수평적 확장성을 가능하게 합니다 - 데이터를 독립적인 여러 조각으로 나누어 병렬로 처리할 수 있게 하는 것입니다. 이는 데이터에서 빅 데이터로의 전환에서 중요한 개념입니다. 데이터 세트가 전통적인 방법으로 처리하기에는 너무 커질 때, 더 작게 분할하지 않으면 확장할 다른 방법이 없습니다.

TON 블록체인의 샤딩 메커니즘은 많은 수의 거래를 처리할 수 있게 합니다. TON 블록체인은 하나의 마스터체인과 최대 232개의 워크체인으로 구성됩니다. 각 워크체인은 자체 규칙을 가진 별도의 체인입니다. 각 워크체인은 260개의 샤드체인 또는 하위 샤드로 추가로 분할될 수 있으며, 이는 워크체인의 상태의 일부를 포함합니다. 현재 TON에서는 하나의 워크체인, 즉 베이스체인만 운영되고 있습니다. TON에서 샤딩의 주요 아이디어는 계정 A가 계정 B에 메시지를 보내고 계정 C가 계정 D에 메시지를 보낼 때, 이 두 작업이 비동기적으로 수행될 수 있다는 것입니다.

기본적으로 베이스체인 (workchain=0)에는 샤드 번호 0x8000000000000000 (또는 이진 표현으로 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000)인 하나의 샤드만 존재합니다. 마스터체인 (workchain=-1)은 항상 하나의 샤드만 가집니다.

마스터체인​

마스터체인은 네트워크 구성과 모든 워크체인의 최종 상태를 저장하는 주요 체인입니다. 이를 마스터체인이 생태계의 모든 샤드에 대한 단일 진실의 원천이자 핵심 디렉토리로 이해할 수 있습니다.

마스터체인은 현재 설정, 활성 검증자 목록과 그들의 스테이크, 활성 워크체인 및 관련 샤드체인을 포함한 기본 프로토콜 정보를 담고 있습니다. 가장 중요한 것은 모든 워크체인과 샤드체인의 최신 블록 해시를 기록하여 네트워크 전반에 걸친 합의를 강제하는 것입니다.

워크체인​

마스터체인은 워크체인이라고 불리는 개별 체인으로 분할됩니다. 워크체인은 특정 거래나 사용 사례에 맞게 맞춤화된 블록체인으로, TON 네트워크 내에서 병렬로 작동합니다.

차별화​

TON 블록체인을 설계할 때, 샤딩을 활용하는 다른 블록체인과 차별화되는 두 가지 주요 결정이 있었습니다.

첫째, TON은 네트워크 부하에 따라 블록체인을 동적으로 분할합니다. 거래 수가 임계 수준에 도달하면 블록체인은 자동으로 두 개의 별도 샤드체인으로 분할됩니다. 한쪽 부분의 부하가 계속 증가하면 다시 절반으로 분할되며, 이 과정은 필요에 따라 계속됩니다. 거래 수가 감소하면 샤드는 다시 합쳐질 수 있습니다. 이 적응형 모델은 주어진 시간에 필요한 만큼의 샤드를 생성할 수 있게 합니다.

TON을 차별화하는 두 번째 솔루션은 샤드 수의 비고정 원칙입니다. 이더리움 2.0과 같이 고정된 샤드 수(64개 샤드)를 지원하는 시스템과 달리, TON은 네트워크의 필요에 따라 샤드를 계속 추가할 수 있으며, 이론적으로는 워크체인당 260개의 샤드를 한도로 설정하고 있습니다. 이 숫자는 매우 커서 사실상 무한대이며, 지구상의 모든 사람에게 1억 개 이상의 샤드를 제공하고도 남을 수 있습니다. 이 접근 방식은 사전에 예측하기 어려운 동적 확장 요구를 충족하는 유일한 방법입니다.

분할​

TON 블록체인에서 단일 계정의 거래 순서(예: Tx1 -> Tx2 -> Tx3 -> ...)를 계정 트래잭션 체인 또는 계정체인이라고 합니다. 이는 단일 계정과 관련된 거래의 연속임을 강조합니다. 여러 개의 AccountChains가 단일 샤드 내에서 결합하여 ShardChain을 형성합니다. ShardChain (이하 샤드)은 샤드 내 모든 거래를 저장하고 처리하는 역할을 하며, 각 거래 체인은 특정 계정 그룹에 의해 정의됩니다.

이 계정 그룹들은 공통 이진 접두사로 표시되며, 이는 동일 샤드에 클러스터링하는 기준으로 사용됩니다. 이 접두사는 샤드 ID에 나타나며 64비트 정수로 표현됩니다. 그 구조는 다음과 같습니다: <binary prefix>100000.... 예를 들어, ID가 1011100000...인 샤드는 접두사 1011로 시작하는 모든 계정을 포함합니다.

어떤 샤드의 거래 수가 증가하면, 이 샤드는 두 개의 샤드로 분할됩니다. 새로운 샤드는 다음과 같은 ID를 얻습니다: <parent prefix>01000...과 <parent prefix>11000...이며, 각각 <parent prefix>0과 <parent prefix>1로 시작하는 계정을 담당하게 됩니다. 샤드의 블록 일련 번호는 부모의 마지막 일련 번호에 1을 더한 값부터 연속적으로 시작합니다. 분할 후, 샤드는 독립적으로 작동하며 서로 다른 일련 번호를 가질 수 있습니다.

간단한 예:

마스터체인 블록은 헤더에 샤드에 대한 정보를 포함합니다. 샤드의 블록이 마스터체인 헤더에 나타나면, 해당 블록은 완료된 것으로 간주되며(롤백할 수 없음) 최종적으로 확정됩니다.

실제 예:

  • 마스터체인 블록 seqno=34607821은 두 개의 샤드를 포함합니다: (0,4000000000000000,40485798)와 (0,c000000000000000,40485843) (https://toncenter.com/api/v2/shards?seqno=34607821).
  • 샤드 shard=4000000000000000는 shard=2000000000000000과 shard=6000000000000000으로 분할되었으며, 마스터체인 블록 seqno=34607822는 세 개의 샤드를 가지게 됩니다: (0,c000000000000000,40485844), (0,2000000000000000,40485799) 그리고 (0,6000000000000000,40485799). 두 새로운 샤드는 동일한 일련 번호(seqnos)를 가지지만 다른 샤드 ID를 가지고 있다는 점에 유의하십시오 (https://toncenter.com/api/v2/shards?seqno=34607822).
  • 새로운 샤드는 독립적으로 작동하며, 100개의 마스터체인 블록 후(마스터체인 블록 seqno=34607921), 한 샤드는 마지막 블록으로 (0,2000000000000000,40485901)을 가지며 다른 하나는 (0,6000000000000000,40485897)을 가집니다 (https://toncenter.com/api/v2/shards?seqno=34607921).

병합​

샤드에 대한 부하가 줄어들면 다시 병합할 수 있습니다:

  • 두 샤드는 공통 부모를 가지고 있어야 병합할 수 있으며, 따라서 샤드 ID는 <parent prefix>010...와 <parent prefix110...이어야 합니다. 병합된 샤드는 샤드 ID <parent prefix>10...을 갖게 됩니다(예: 10010... + 10110... = 1010...). 병합된 샤드의 첫 번째 블록은 seqno=max(seqno1, seqno2) + 1을 가집니다.

간단한 예:

실제 예:

참고 항목​