Что такое ноды?

Ноды необходимы для инфраструктуры блокчейна. Они  – основа распределенного реестра.

Как правило, ноды являются участниками сети блокчейнов, которые действуют либо как точка перераспределения, либо как конечная точка связи. Но не все ноды (они же узлы) одинаковы, они выполняют разные функции. Сетевой узел — это точка, в которой сообщение может быть создано, получено или передано.

Мы собираемся более подробно рассмотреть, зачем нужны ноды, как они функционируют и какие бывают типы узлов.

Механизмы консенсуса и ноды

Биткойн, Эфириум, Aptos и другие криптовалюты контролируются центральной организацией, а не одним центральным сервером или даже группой. Они работают как одноранговая сеть, с которой взаимодействуют люди, и ноды служат для этой цели.

Чтобы децентрализованный блокчейн работал, копии блокчейна хранятся у всех участников сети, которые затем должны прийти к соглашению, что этот список действителен и верен. Процесс, когда все в сети приходят к соглашению о текущем состоянии сети, называется «достижением консенсуса».

Блокчейн-сети требуют большого числа участников, а механизмы консенсуса гарантируют, что эти участники соблюдают установленные в системе правила. Различные сети блокчейнов используют для этого разные механизмы консенсуса. Наиболее распространенными являются Proof-of-Work и Proof-of-Stake.

Proof-of-Work (PoW) — это оригинальный алгоритм консенсуса, который был представлен самой первой криптовалютой — биткойном. Он состоит из двух основных идей:

Каждый майнер должен отвечать на довольно сложные задачи, чтобы доказать свою честность.

Результат каждого вычисления должен быть проверен быстро и легко.

Майнеры управляют узлами, которые решают произвольные математические головоломки и генерируют миллионы хэшей в секунду, чтобы найти выигрышный хэш с помощью вычислительной мощности. Каждый новый блок содержит хэш предыдущего, что гарантирует невозможность изменения блокчейна. Затем блок передается другим узлам в сети, которые должны прийти к консенсусу.

По мере развития технологии блокчейна появился альтернативный механизм консенсуса – Proof-of-Stake (PoS). Его основная идея заключается в том, что участники сети управляют нодами и ставят собственные ресурсы, чтобы находить хэши и препятствовать вредоносной активности. Ноды с большими ставками с большей вероятностью найдут следующий блок, и как только блок будет найден и создан, он будет передан всей сети для достижения консенсуса.  

Функции нод

Как только блок транзакций передается всей сети узлов для добавления в блокчейн, ноды либо принимают, либо отклоняют его в зависимости от достоверности транзакций. Когда новый блок принимается нодой, он сохраняется поверх существующих блоков. Ноды выполняют три основные функции:

• определяют, является ли блок транзакций действительным, и принимают или отклоняют его;
• сохраняют данные блока и, таким образом, хранят историю транзакций в блокчейне;
• транслируют и передают эти сохраненные данные другим нодам, которые необходимо синхронизировать с блокчейном.

Одни ноды выполняют все эти функции, другие — только некоторые.

Давайте посмотрим на различные типы нод и их функции.

Типы нод блокчейна

Полные ноды

Полные ноды — это компьютеры, которые хранят и синхронизируют копию всей истории блокчейна сети. Они незаменимы в сети, поскольку их основная задача — участвовать в процессе проверки транзакций и блоков в соответствии с правилами консенсуса системы. Они также могут передавать новые транзакции и блоки другим нодам и блокчейну, тем самым выполняя все функции ноды, упомянутые в последнем разделе. Полные ноды также голосуют за предлагаемые изменения в сети и участвуют в управлении сетями PoS.

Полные ноды могут быть общедоступными, известными как мастерноды, или частными. Общедоступные ноды видны и доступны. Частные ноды не видны и обычно работают за брандмауэром или через скрытые протоколы, такие как Tor, или они не настроены на прослушивание подключений.

Ноды майнинга

Хотя все майнеры должны работать с полными нодами, не все полные ноды являются майнерами. Майнеры должны инвестировать в специализированное оборудование и программы для майнинга, чтобы добывать блоки. Им нужно знать всю историю транзакций блокчейна, чтобы создавать новые блоки и проверять их, что создает необходимость для них управлять полными нодами. Правила консенсуса определяются и защищаются распределенной сетью нод, и любой может управлять полностью проверяющей нодой, не будучи майнером.

Легкие ноды/клиенты SPV

Легкие  или облегченные ноды не действуют как полный узел, они не хранят полную копию блокчейна. Они загружают только заголовки, которые экономят пользователям значительное время загрузки и место для хранения. Облегченные ноды используются для простой проверки платежей (SPV), которая представляет собой метод, с помощью которого пользователь может проверить, были ли некоторые транзакции включены в блок или нет, без необходимости загрузки всех данных блока. Эти ноды полагаются на данные, предоставленные полными узлами, чтобы функционировать.

Суперноды

Супернода, также известная как мастернода, представляет собой полноценный общедоступный узел. Суперноды проверяют и записывают транзакции и передают эти данные на несколько нод по всему миру. Любой узел, решивший установить с ним соединение, может получить от суперноды информацию и связаться с ней. Суперноды обычно доступны круглосуточно и без выходных, имеют гораздо больше оперативной памяти, чем другие узлы, и имеют несколько установленных соединений. Обычно они требуют большей вычислительной мощности и лучшего интернет-соединения по сравнению со скрытыми полными нодами. Запуск суперноды в сети PoS требует блокировки ваших собственных средств в виде собственного токена сети и, следовательно, может приносить пользователям долю вознаграждений в сети.

Ноды полномочий

Для сетей, которые не полностью децентрализованы, таких как Delegated Proof-of-Stake и Proof-of-Authority, используются ноды полномочий (authority nodes). В зависимости от сети либо команда разработчиков, либо сообщество путем голосования решат, сколько нод полномочий необходимо и кто будет их запускать. Ноды полномочий функционируют так же, как полные узлы в других сетях.

Ноды Lightning

Lightning-ноды присущи блокчейну Биткойн, и их основная функция заключается в установлении связи между пользователями за пределами блокчейна, что позволяет осуществлять «транзакции вне блокчейна». Lightning-транзакции снижают нагрузку на сеть и позволяют проводить гораздо более быстрые и дешевые транзакции.

Как настроить и запустить ноду

Любой может запустить ноду для сети, и, как правило, чем больше в сети нод, тем более децентрализованной и безопасной она является. Для того, чтобы настроить узел, вам необходимо сделать следующее:

• Выбрать сеть блокчейна, к которому вы хотите присоединиться.
• В зависимости от сети решить, хотите ли вы использовать полную или легкую ноду. Если вы управляете легкой нодой, вы, как правило, будете частью пула майнинга на PoW или частью пула стекинга на PoS. Администратор пула управляет полной нодой майнинга.
• Запустить ноду. Чтобы запустить любую ноду, вам понадобится необходимое оборудование, которым может быть всего лишь небольшой компьютер. Вы можете разместить ноду в облаке с помощью таких сервисов, как Google Cloud или Amazon Web Services, или запустить ноду на своем локальном устройстве. Недостатком запуска ноды на локальном устройстве является то, что для этого требуется много места на жестком диске и оперативной памяти.

Заключение

Без нод сеть блокчейна просто не существовала бы. Ноды являются неотъемлемой частью экосистемы, и знание их функций необходимо для понимания того, как работает блокчейн, и для того, чтобы лучше разбираться в сети, которую вы используете.

Ноды обеспечивают соблюдение правил сети и защищают блокчейн от атак и мошеннических действий. Нода, которая совершает какие-либо вредоносные действия, быстро распознается остальными узлами и отключается от сети.

Здоровые, честные ноды являются основой одноранговой сети и позволяют пользователям доверять блокчейну без какой-либо центральной власти.