Блокчейн нода (от лат. node — узел) — это вычислительная единица (компьютер, сервер, телефон и т. д.) сети блокчейн, которая участвует в проверке и валидации транзакций. Узлы блокчейна являются заинтересованными сторонами сети, и их устройства уполномочены отслеживать распределенный реестр и служить центрами связи для различных сетевых задач. Основная задача блокчейн ноды — подтверждать законность каждого последующего пакета сетевых транзакций, известных как блоки.
Существует несколько типов блокчейн-узлов, которые могут существовать в сети блокчейн, каждый со своей особой ролью и обязанностями. Некоторые узлы отвечают за хранение копии всего блокчейна и проверку транзакций с использованием согласованных правил блокчейна. Другие отвечают за проверку и добавление новых транзакций в блокчейн, процесс, известный как “майнинг”. Третьи — это специализированные узлы, настроенные для выполнения более сложных задач в блокчейне, таких как выполнение смарт-контрактов или выполнение функций доверенных посредников для определенных транзакций.
Независимо от их конкретной роли, все блокчейн-узлы работают вместе, чтобы обеспечить целостность и безопасность блокчейна. Они общаются друг с другом, обмениваются информацией о новых транзакциях и блоках и используют механизмы консенсуса для проверки этих транзакций и добавления их в блокчейн. Благодаря децентрализации любой человек может управлять узлом в любой точке мира, если он подключен к децентрализованной сети блокчейн и располагает необходимыми ресурсами. Операторы узлов могут получать вознаграждение за свое участие в сети либо через вознаграждение за блокчейн, либо через комиссию за транзакции.
Важность узлов в технологии блокчейн
Узлы являются основой сети блокчейн, и их основная функция заключается в проверке транзакций и поддержании точности реестра. Без узлов сеть блокчейна не смогла бы функционировать должным образом, а данные, хранящиеся в сети, были бы уязвимы для манипуляций и мошенничества. Когда транзакция совершается на блокчейне, она транслируется на все узлы в сети. Каждая блокчейн нода проверяет транзакцию с использованием сложных алгоритмов, и как только среди узлов достигается консенсус, транзакция добавляется в блокчейн.
Ноды также отвечают за хранение копии реестра блокчейна, которая включает все транзакции, имевшие место в сети. Это гарантирует прозрачность блокчейна и то, что все участники имеют доступ к одной и той же информации. Имея копию блокчейна, хранящуюся на нескольких узлах, сеть становится более надежной и устойчивой к вредоносным атакам.
Одной из наиболее важных функций узлов в технологии блокчейн является обеспечение децентрализации сети. Децентрализация означает, что ни один объект или группа не контролирует сеть. Вместо этого сеть состоит из узлов, распределенных по всему миру. Это гарантирует, что ни одна точка отказа не может поставить под угрозу безопасность сети, что делает ее очень устойчивой к атакам и манипуляциям.
Узлы в сети блокчейна могут быть классифицированы как полные узлы или легкие узлы. Полные узлы отвечают за хранение полной копии реестра блокчейна, которая включает все транзакции, которые имели место в сети. Они также отвечают за проверку новых транзакций, валидацию блоков и передачу информации другим узлам в сети. Полноценные узлы необходимы для обеспечения целостности и безопасности блокчейна, поскольку они предотвращают вмешательство злоумышленников в данные.
Легкие узлы, с другой стороны, предназначены для использования на мобильных устройствах и других устройствах с низким энергопотреблением. Легкие узлы хранят только подмножество данных блокчейна, что позволяет им обрабатывать транзакции более быстро и эффективно. Хотя легкие узлы не вносят такого вклада в безопасность сети, как полноценные узлы, они играют решающую роль в обеспечении возможности использования технологии блокчейн на широком спектре устройств и платформ.
Узлы также играют решающую роль в поддержании механизма консенсуса сети. Механизм консенсуса — это набор правил, которые управляют тем, как транзакции проверяются и добавляются в блокчейн. Узлы отвечают за обеспечение соблюдения механизма консенсуса, который помогает предотвратить захват сети злоумышленниками.
Как работают блокчейн-узлы?
Каждая блокчейн нода в сети является отдельным объектом, который работает независимо и взаимодействует с другими узлами в одноранговой сети. Основная функция узлов — проверять транзакции и добавлять новые блоки в блокчейн. Когда пользователь инициирует транзакцию, она транслируется в сеть, и все узлы получают ее копию. Полные узлы независимо проверяют транзакцию, проверяя ее действительность, например, располагает ли пользователь достаточными средствами, была ли транзакция подписана отправителем цифровой подписью и соответствует ли она правилам протокола.
Как только блокчейн нода проверяет транзакцию, она добавляет ее в свою копию реестра блокчейна. На этом этапе другие узлы в сети могут запросить новый блок у полного узла и проверить его самостоятельно. Каждая блокчейн нода в сети поддерживает свою копию блокчейна, которая постоянно обновляется по мере добавления новых блоков. Узлы также взаимодействуют друг с другом, чтобы убедиться, что у них есть последняя копия блокчейна, по мере добавления новых блоков в сеть.
Узлы играют важную роль в поддержании безопасности сети блокчейна. Например, полноценные узлы предназначены для независимой проверки каждой транзакции и блокировки, что затрудняет манипулирование блокчейном злоумышленнику. Если в блокчейне есть несоответствие, такое как недействительная транзакция или двойные расходы, блокчейн нода обнаружит это и пометит как недействительное.
Узлы-майнеры, с другой стороны, отвечают за добавление новых блоков в сеть. Эти узлы выполняют сложные вычисления для решения математических задач, которые позволяют им создавать новые блоки и получать вознаграждения в виде криптовалюты. Как только узел-майнер создает новый блок, он транслирует его в сеть, и полные узлы проверяют его, прежде чем добавить в свою копию блокчейна. Этот процесс гарантирует, что блокчейн остается безопасным и что вознаграждение за майнинг распределяется справедливо.
В дополнение к проверке транзакций и добавлению новых блоков, узлы также могут выполнять другие функции, такие как поддержание смарт-контрактов и облегчение одноранговых транзакций. Легкие узлы, например, представляют собой более облегченную версию полных узлов, которые могут работать на устройствах с ограниченной памятью и вычислительной мощностью, таких как смартфоны и планшеты. Они взаимодействуют с несколькими полными узлами в сети, чтобы получить информацию, необходимую им для проверки своих транзакций, что делает их быстрее и эффективнее, чем полные узлы.
Основные типы блокчейн узлов
Блокчейн нода (узел) — это точная копия вашего блокчейна, размещенная на устройстве, сервере или облаке. Каждый узел независимо поддерживает свою собственную копию данных в вашем блокчейне и может взаимодействовать с другими узлами для их обновления. Большинство блокчейнов имеют сотни или тысячи узлов, работающих в любой момент времени. В некоторых сетях каждый узел получает идентичную копию всех транзакций, а в других некоторые узлы получают только части этих транзакций.
Блокчейн-узлы выполняют три фундаментальные операции: обслуживание, валидность и доступность. Что касается разновидности, то существует несколько основных типов блокчейн-узлов. Перечислим основные из них:
Полные узлы (Full nodes) — это блокчейн ноды, которые выступают в качестве сервера в децентрализованной сети. Их основные задачи включают поддержание консенсуса между другими узлами и проверку транзакций. Они также хранят полную копию блокчейна, что делает их более безопасными и позволяет выполнять пользовательские функции, такие как мгновенная отправка и частные транзакции. Полные узлы являются основой сети блокчейн и необходимы для поддержания ее целостности.
Полноценные узлы подразделяются на несколько типов:
- Сокращенный полный узел (Pruned Full Node) — это блокчейн нода, специфической особенностью которой является то, что она начинает загрузку блоков с самого начала и, как только достигает установленного предела, удаляет самые старые из них, сохраняя только их заголовки и размещение цепочки. Например, если вы установите ограничение на размер в 550 МБ, вы будете хранить все последние блоки, которые могут поместиться на этом жестком диске, но для того, чтобы перейти к этому состоянию, вам сначала придется пройти через всю блокчейн-цепочку для проверки всех этих предыдущих блоков. Сокращенные полные узлы по-прежнему могут участвовать в процессе верификации таким же образом, как и обычные полные узлы.
- Архивные ноды (Archival Full Node) — эти типы блокчейн-узлов похожи на обычные полные узлы в том, что они участвуют в проверке и валидации транзакций, но они специально разработаны для хранения полной истории блокчейна. Это позволяет им независимо проверять все новые транзакции, что значительно затрудняет потенциальным злоумышленникам изменение исторических записей. Даже если бы они смогли скомпрометировать 50% активных узлов, полные узлы гарантируют, что они не смогли бы скомпрометировать 100% исторических записей. Данная блокчейн нода отличается от сокращенных полных узлов объемом памяти, а также включает в себя майнинговые, стейкинговые и мастерноды.
Полные узлы также необходимы для принятия решений и голосования по предлагаемым изменениям в сети блокчейн в отношении спецификаций сети. Только когда 51% всех полных узлов согласны, в блокчейн вносится изменение. В некоторых случаях это может привести к хардфорку, в котором сообщество не может договориться об определенных изменениях и, таким образом, идет разными путями, создавая две цепочки. Наиболее известным примером такого развития событий является форк Bitcoin Cash.
Легкие узлы (Light nodes) — это облегченные блокчейн-ноды, также известные как узлы SPV (Simple Payment Verification) или тонкие клиенты. Они представляют собой типы блокчейн-узлов, которые не хранят весь блокчейн, а вместо этого хранят свои собственные транзакции и ограниченную информацию о блокчейне, такую как заголовки блоков. Облегченные узлы также не отвечают за безопасность блокчейна.
Узлы этого типа взаимодействуют с блокчейном, полагаясь на полные узлы для предоставления им необходимой информации. Поскольку они не хранят копию цепочки, они только запрашивают текущее состояние, для которого блок является последним, и передают транзакции для обработки. Имея в виду вышеупомянутые функции, становится ясно, что запуск узла SPV не требует много ресурсов, но он жертвует безопасностью ради удобства.
Облегченная блокчейн нода, как правило, менее ресурсоемка, чем полноценный узел, и часто используется мобильными устройствами или другими устройствами с ограниченными ресурсами. Они спроектированы так, чтобы быть легкими и эффективными, что позволяет им участвовать в сети блокчейн, не требуя много места для хранения или вычислительной мощности. Легкие узлы — это все кошельки, которые загружают только заголовки блоков и экономят место на жестком диске для пользователей.
Узлы майнинга (Mining Nodes) — это типы блокчейн-узлов, которые пытаются доказать, что они выполнили необходимую работу для создания нового блока в блокчейне посредством механизма консенсуса, известного как Proof of Work (PoW). Чтобы сделать это, майнеры могут использовать свой собственный архивный полный узел или получать данные от других полных узлов в сети, чтобы определить текущее состояние блокчейна и требования к следующему блоку.
Майнеры используют аппаратные компоненты, такие как процессоры, GPU или ASIC, для решения криптографической задачи, и первый майнер, успешно выполнивший задачу, транслирует свое решение в сеть для проверки полными узлами. После достижения консенсуса майнеру предоставляется право добавить новый блок в блокчейн и он получает вознаграждение в виде заранее определенного количества монет, а также любых комиссий за транзакции, связанных с блоком.
Обычно майнинг-узлы управляются крупными пулами майнинга или частными лицами, у которых есть ресурсы для инвестирования в необходимое оборудование. Узлы майнеров необходимы для сети блокчейна, поскольку они гарантируют, что новые транзакции обрабатываются и добавляются в блокчейн своевременным и безопасным образом, обусловленным механизмом консенсуса.
Узлы размещения ставок (Staking nodes) — полные узлы в блокчейнах, основанных на алгоритме консенсуса «доказательство доли» Proof-of-Stake (PoS). Чтобы добавлять блоки и получать вознаграждения, нужно развернуть полную ноду и заблокировать в ней часть монет — отправить их в стейкинг. Для стейкинга не нужно мощное оборудование: вероятность добычи блока зависит от количества заблокированных монет.
Традиционное размещение ставок — это более простая инвестиционная стратегия, которая включает в себя покупку и хранение монет в определенном кошельке и получение вознаграждения в зависимости от количества поставленных монет. Это привлекает больше пользователей, поскольку не требует специального оборудования или технических знаний.
Узлы отличаются от традиционного размещения ставок тем, что они обычно размещаются на сервере или компьютере, который специально настроен для выполнения данной задачи. Чтобы иметь возможность делать ставки, вам нужно будет стать полноценным архивным узлом, то есть загрузить основной кошелек для монеты и сохранить всю цепочку блоков на своем устройстве. Доход от стейкинга криптовалют зависит от различных факторов, включая рыночную стоимость монеты и период размещения ставок.
Узлы управления (Authority Nodes) — это узлы со специальными возможностями для проверки новых блоков в сети блокчейна. Если в сети криптовалют есть узлы управления, это означает, что некоторые из ее пользователей могут голосовать за добавление нового блока в цепочку. Это дает им больше возможностей влиять на то, как протекают транзакции в этом блокчейне. Идея заключается в том, что эти пользователи будут нести ответственность за проверку транзакций, совершенных другими пользователями их монет, а также за то, чтобы убедиться, что они не занимаются мошенничеством или манипуляциями.
Сети блокчейнов обычно полагаются на децентрализованные узлы для выполнения различных задач, таких как создание и проверка блоков, а также распространение информации среди пользователей в сети. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, и были разработаны некоторые согласованные алгоритмы, которые предполагают определенную степень централизации с целью повышения скорости и эффективности сети.
Эти алгоритмы, такие как делегированное доказательство доли и делегированная отказоустойчивость Byzantine, требуют назначения фиксированного количества узлов управления. Количество авторитетных узлов и кем они будут, обычно определяется в процессе голосования сообществом или командой разработчиков. Ответственность этих авторитетных узлов аналогична ответственности полноценных узлов, но у них также есть дополнительная задача распространения информации среди других участников сети.
Мастерноды (Masternodes) — это специализированные типы блокчейн-узлов, которые играют решающую роль в определенных блокчейн-сетях. В отличие от полноценных узлов, которые отвечают за создание и проверку блоков в блокчейне, мастерноды не имеют возможности добавлять блоки самостоятельно. Вместо этого их основная функция заключается в ведении учета транзакций и их проверке, обеспечивая целостность и безопасность сети.
Чтобы настроить мастерноду, вам нужно будет внести определенную сумму средств в качестве залога и взять на себя обязательство поддерживать узел в режиме онлайн 24/7. Это связано с тем, что ожидается, что мастерноды будут высоконадежными и доступными в любое время, чтобы выполнять свою роль в сети. Размещение мастерноды на виртуальном частном сервере обычно считается хорошей практикой для обеспечения постоянного времени безотказной работы и производительности.
В целом, мастерноды являются важной частью сети блокчейн и играют решающую роль в поддержании безопасности и целостности сети. Они являются ключом к функционированию блокчейна и помогают гарантировать, что это надежная и безопасная платформа для хранения и передачи данных и ценностей. Хотя запуск мастерноды не позволяет вам напрямую добавлять блоки в блокчейн, как полноценный узел, он дает возможность получать долю вознаграждений за ваш вклад в сетевую безопасность.
Как запустить собственный блокчейн-узел?
Быть оператором узла в любой конкретной цепочке блоков требует нескольких системных требований. Обеспечение правильной настройки узла имеет решающее значение для того, чтобы ваша блокчейн нода была полностью функциональной и синхронизированной с сетью, которую вы хотите обслуживать. Вы можете обратиться к соответствующим веб-сайтам каждого блокчейна, чтобы проверить требования к оборудованию и программному обеспечению, а также руководства по настройке.
Процесс настройки узла блокчейна может быть подробно описан в следующих шагах:
Шаг 1: Соответствие требованиям к оборудованию. Перед развертыванием узла необходимо уточнить минимальные требования к оборудованию. Они могут отличаться для каждой из существующих в настоящее время крипто-монет. Например, минимальные требования для установки узла Биткойн следующие:
- Настольный компьютер или ноутбук, работающий под управлением последних версий Windows, Mac OS X или Linux.
- 7 ГБ памяти, доступной при минимальной скорости чтения/записи 100 МБ/с.
- 2 ГБ оперативной памяти.
- Подключение к Интернету со скоростью загрузки не менее 400 килобит (50 килобайт) в секунду.
- По крайней мере, шесть часов в день, чтобы ваш полный узел оставался включенным.
В прежние времена для запуска полного узла Bitcoin Core требовалась загрузка всей цепочки блоков. К счастью, сокращение позволяет отдельным пользователям запускать полные узлы без огромных требований к хранилищу. Вместо выделения 750 ГБ дискового пространства операторам полных узлов необходимо иметь только 7 ГБ. Обратите внимание, что запуск биткойн-узла — это не то же самое, что майнинг биткойнов — за запуск полноценного биткойн-узла не начисляется вознаграждение в виде блока.
Шаг 2: Установка узла. У вас есть возможность подключить узел либо к основной сети, либо запустить его непосредственно в тестовой сети для различных целей, таких как тестирование или разработка. В блокчейне есть различные типы узлов, но в этой статье мы рассмотрим настройку архивируемого полного для сети Биткоин.
Чтобы запустить биткойн-полноценный узел, вы должны зайти на официальный веб-сайт Bitcoin Core и загрузить программное обеспечение для реализации. Согласно веб-сайту группы разработчиков, необходимо выполнить определенные требования, прежде чем вы сможете стать полноправным участником node.
Чтобы установить узел биткойн, вы должны создать несколько папок, которые хранят данные блокчейна в файловой системе. Процесс синхронизации блокчейна может быть очень длительным. Вы также можете столкнуться с несколькими аппаратными проблемами. Более того, прерванная загрузка возобновится с того момента, как она была прервана изначально. Вы также должны принять адекватные меры безопасности и проверить компьютер на наличие вирусов.
Шаг 3: Протестируйте узел. Далее вы должны оценить, работает ли узел. Для этого вам также следует отправить на узел запрос с информацией, касающейся сервиса, или вы также можете запросить данные из блокчейна. Убедитесь, что ваша система может работать минимум шесть часов в день без перерывов. Многие операционные системы и компьютерные модели переходят в «маломощный» или «спящий» режим для экономии энергии, когда система бездействует. Убедитесь, что в вашей системе отключена эта опция и она может функционировать длительное время без перегрева или замедления.
Почему важно запускать свой блокчейн-узел?
Узлы играют важную роль в поддержании безопасности сети блокчейна. Например, полноценные узлы предназначены для независимой проверки каждой транзакции и блокировки, что затрудняет манипулирование блокчейном злоумышленнику. Если в блокчейне есть несоответствие, такое как недействительная транзакция или двойные расходы, узлы обнаружат это и пометят как недействительное.
Хотя запуск биткойн-узла не дает никакого денежного стимула, он по-прежнему предоставляет несколько преимуществ, как объяснено ниже.
- Запуск полноценного узла обеспечивает большую конфиденциальность и анонимность, чем использование сторонних серверов для обработки ваших транзакций. Посреднические службы могут раскрыть адрес вашего кошелька и поставить под угрозу вашу конфиденциальность.
- Полный контроль над вашими биткойн-активами.
- Вклад в безопасность и целостность сети, гарантирующий строгое применение всех правил биткойн-протокола.
- В случае форков вы сами решаете, какой блокчейн вы хотите использовать. Следовательно, ваша блокчейн нода равна одному голосу в случае значительных изменений, происходящих в блокчейне.
- Биткойн-узлы также помогают предотвратить двойные расходы, не позволяя пользователям пытаться потратить одну и ту же криптовалюту дважды.
В управлении биткойн-узлом нет реальной прибыли, хотя другие блокчейны предлагают стимулы через узлы размещения ставок. Однако это обсуждение для другой статьи, посвященной блокчейн-узлам, на основе алгоритма Proof of Stake.
Меры по обеспечению безопасности блокчейн узлов
Безопасность блокчейн ноды — довольно сложная тема. Важно понимать основные концепции и механизмы, обеспечивающие надежную защиту этих систем. Повысить безопасность и поддерживать ее на высоком уровне помогут различные действия, о которых речь пойдет ниже.
Для обеспечения безопасности узла вам следует рассмотреть следующие меры:
- Используйте брандмауэр. Брандмауэр может помочь предотвратить несанкционированный доступ к вашему узлу. Убедитесь, что открыты только необходимые порты.
- Используйте антивирусное программное обеспечение. Антивирусное программное обеспечение может обнаружить и удалить вредоносное ПО на вашем узле.
- Поддерживайте программное обеспечение в актуальном состоянии. Поддерживайте программное обеспечение вашего узла в актуальном состоянии, чтобы избежать атак по реорганизации цепочки.
- Используйте безопасные пароли: используйте надежные, уникальные пароли для вашего узла.
- Включите двухфакторную аутентификацию. Двухфакторная аутентификация может обеспечить дополнительный уровень безопасности для вашего узла.
- Используйте VPN. Использование виртуальной частной сети (VPN) может помочь защитить конфиденциальность вашего узла и предотвратить DDoS-атаки.
Конфиденциальность и анонимность узлов имеют решающее значение для обеспечения безопасности и приватности сети блокчейна. Узлы, которые не являются анонимными, могут быть уязвимы для целевых атак, которые могут скомпрометировать всю сеть. Узлы являются фундаментальными строительными блоками Интернета, и они отвечают за отправку и получение пакетов данных между устройствами. Каждый раз, когда мы выходим в Интернет, мы оставляем цифровой след, который можно отследить до нас. Именно здесь на помощь приходят конфиденциальность и анонимность узлов, поскольку они помогают защитить наши онлайн-идентификаторы и конфиденциальную информацию от посторонних глаз.
Одна из основных причин, по которой конфиденциальность узлов важна, заключается в том, что она помогает предотвратить кражу личных данных. Когда мы выходим в Интернет, мы часто вводим наши личные данные, такие как имена, адреса и данные кредитной карты. Если эта информация попадет не в те руки, она может быть использована для кражи нашей личности и внесения хаоса в нашу жизнь. Используя инструменты, которые защищают конфиденциальность наших узлов, мы можем предотвратить это и гарантировать, что наша конфиденциальная информация остается в безопасности.
Заключение
Блокчейн ноды имеют решающее значение для работы сети блокчейна, потому что они обеспечивают честность всех участников, децентрализацию сети и целостность данных. Большинство сетей блокчейна используют денежные стимулы, такие как майнинг или размещение ставок, чтобы мотивировать пользователей управлять целыми узлами. Однако, независимо от стимулов, пользователи свободно размещают свои полные узлы, потому что они верят в будущее проекта и хотят максимально помочь и сохранить его.
Как обсуждалось выше, существует большое разнообразие узлов, и каждый из них выполняет различные функции для бесперебойного функционирования блокчейна. Архитектору блокчейна, разработчику UX или кому-либо другому, более тесно связанному с созданием и запуском блокчейна, потребовалось бы больше технических знаний о настройке и запуске узлов, но целью этой статьи было дать общее представление о том, что такое блокчейн нода, чтобы вы могли лучше понять децентрализованный мир и то, как он управляется через сеть компьютеров.
