Узлы в технологии блокчейн

Технология блокчейн быстро развивалась в течение последнего десятилетия, а вместе с ней и интерес к фундаментальным компонентам, которые питают эту экосистему. Среди них криптоузел, имеющий важное значение для работы сети. Узлы обеспечивают поддержание безопасности, целостности и децентрализованной природы технологии блокчейн, что делает их неотъемлемой частью инфраструктуры.

Что такое узел в блокчейне

Блокчейн-узлы — это физические устройства, используемые для хранения и обработки данных в блокчейне. Они являются основополагающими элементами любого децентрализованного реестра. Это возлагает на них основную ответственность за проверку легитимности каждого нового блока сетевых транзакций.

Узлы управляются майнерами или валидаторами, это лица или организации, которые получают вознаграждение в виде криптовалют за помощь в проверке транзакций. Подтвердить транзакцию просто означает подтвердить, что отправленные суммы и окончательные значения счетов каждого контрагента верны. Другие обязанности майнеров и валидаторов включают хранение истории блокчейна и поддержание своих узлов в рабочем состоянии для обеспечения бесперебойной работы.

Каждый узел в сети равноправен, то есть все они имеют одинаковые роли, обязанности и возможности. Среди узлов нет центральной власти или иерархии, и они работают вместе, чтобы проверять транзакции и поддерживать реестр. Без узлов блокчейн практически бесполезен и не может функционировать как система распределенного реестра.

Типы узлов в блокчейне

Рассмотрим основные типы узлов:

• Полные узлы — это серверы децентрализованной сети. Такие узлы содержат всю историю транзакций блокчейна, синхронизируют, хранят, копируют и распределяют данные, а также проверяют новые блоки. Запуск такого узла требует значительного дискового пространства и вычислительной мощности, поскольку необходимо загрузить и поддерживать всю историю сети;
• Легкие узлы предназначены для быстрой и простой обработки транзакций. Они делают это, не требуя много ресурсов. Они оснащены только необходимыми данными и зависят от полных узлов для функционирования, поскольку они не загружают полный блокчейн. Запуск легкого узла имеет такие преимущества, как потребность в меньших ресурсах, техническая простота и повышение стабильности сети. Несмотря на то, что легкие узлы не проверяют транзакции так же тщательно, как полные узлы, они жизненно важны для их упрощения и обеспечения безопасности сети;
• Узлы майнинга. Сторонники блокчейна говорят, что майнеры не являются узлами, в то время как другие источники утверждают, что майнеры являются узлами (но не все узлы являются майнерами). Если рассмотрим общий термин “узел” как любое устройство, которое взаимодействует с другими устройствами в сети, то майнеры классифицируются как узлы. Хотя майнинговые узлы не поддерживают блокчейн, они играют огромную роль в функционировании распределенного реестра. Майнеры используют свою вычислительную мощность, соревнуясь за то, чтобы первыми решить хэш блока. Майнер, который решает хэш и предоставляет Proof of Work (PoW), получает право майнить блок, добавляя его в цепочку и получая комиссию за транзакции в блоке и вознаграждение за его добычу. Затем майнеры передают эти новые блоки полным узлам, которые проверяют их на корректность;
• Узлы стейкинга аутентифицируют себя с помощью техники, называемой “стейкинг”. Это достигается путем блокировки определенного количества криптовалюты в качестве залога. Их основные функции: создание блоков, проверка транзакций и обеспечение безопасности сети. Узел стейкинга может включать одного пользователя или пул. Пул — это совокупность пользователей, которые объединяют свои криптовалютные активы, чтобы повысить вероятность быть выбранными для подтверждения блоков.
  Узлы стейкинга также принимают участие в процессе консенсуса PoS или DPoS. Количество криптовалюты, которую они застейкали, определяет, на какую долю голоса они имеют право;
• Мастерноды вляются полным узлом сети, который проверяет транзакции в блокчейне Proof of Stake. В отличие от Proof of Work, мастерноды не добывают блоки, а проверяют действительность и легитимность транзакций, опубликованных другими узлами. Запуск мастерноды требует значительной доли в собственной криптовалюте и способствует стабильности и безопасности сети. Держатели вознаграждаются крипто-токенами за вклад в безопасность сети.
• Узлы Lightning используют независимые сетевые соединения для проведения транзакций вне цепочки. Таким образом, позволяя снизить перегрузку сети. Это помогает уменьшить нагрузку на сеть и сократить время передачи, тем самым повышая полезность криптовалюты. Lightning Nodes работает, открывая отдельный платежный канал между субъектами. Это позволяет сторонам взаимодействовать друг с другом напрямую, снижая нагрузку на основную сеть.

Функции узлов в блокчейне

Поскольку технология блокчейн продолжает проникать во многие отрасли, важность узлов в поддержании ценностей прозрачности, безопасности и децентрализации, несомненно, имеет решающее значение:

• Проверка транзакций является одной из основных функций узлов блокчейна. Когда участник инициирует транзакцию, она транслируется по всей сети. Затем узлы сотрудничают, чтобы подтвердить ее легитимность, проверяя, есть ли у отправителя необходимые средства, и гарантируя, что операция соответствует правилам консенсуса сети блокчейна. Этот процесс проверки имеет основополагающее значение для предотвращения двойной траты (ситуации, когда одна и та же криптовалюта тратится более одного раза) и поддерживает целостность всей истории транзакций;
• Участие в консенсусном механизме протоколах, которые определяют, как достигается соглашение о состоянии блокчейна;
• Хранение и распространение блокчейна. Узлы работают вместе, чтобы обновить свои локальные копии реестра посредством процесса, известного как синхронизация. Это гарантирует, что все участники имеют доступ к последней и самой точной информации о состоянии сети. Эта избыточность в хранении реестра имеет решающее значение для надежности и непрерывности сети. Даже если некоторые узлы выйдут из строя или будут действовать злонамеренно, распределенная природа реестра гарантирует сохранение целостности сети;
• Децентрализованная сетевая коммуникация. Взаимодействуют друг с другом в одноранговой манере, устраняя необходимость в центральных посредниках. Это прямое взаимодействие способствует децентрализованной природе сети, повышая ее эффективность и устойчивость;
• Обеспечение безопасности сети. Безопасность является первостепенной задачей в пространстве блокчейна, и узлы реализуют различные меры для защиты сети. Для защиты коммуникаций между узлами используются методы шифрования, гарантирующие конфиденциальность и целостность транзакций. Брандмауэры и соблюдение протоколов безопасности дополнительно защищают узлы от внешних угроз.

Для чего нужны узлы в блокчейне

Криптоузлы жизненно важны для успешной работы сетей по нескольким причинам:

• Децентрализация: узлы способствуют децентрализации, гарантируя отсутствие единой точки контроля или отказа. Чем больше узлов существует в сети, тем более децентрализованной и защищенной становится сеть;
• Безопасность: узлы помогают защитить блокчейн, проверяя транзакции и гарантируя, что все участники следуют правилам. Они работают вместе, предотвращая вредоносные действия, такие как двойные траты и атаки на сеть, что важно для поддержания доверия между участниками;
• Прозрачность: любой может проверить состояние блокчейна в любое время, что является одним из основополагающих принципов децентрализованных систем.

Запуск полного криптоузла

Запуск узла помогает децентрализовать сеть и гарантирует устойчивость к цензуре и атакам. Ниже приведены общие шаги по его настройке:

1. Выберите сеть: решите, какой блокчейн хотите поддерживать. Например, Bitcoin, Ethereum, Solana или Cardano;
2. Проверьте соответствие требованиям к оборудованию для запуска полного узла. Обычно это включает стабильное подключение к интернету, достаточно места на диске (часто несколько сотен гигабайт) и достаточный объем оперативной памяти;
3. Загрузите и установите Node Software для блокчейна, который вы хотите поддерживать. Для Bitcoin это будет Bitcoin Core, а для Ethereum это может быть Geth или другой клиент;
4. Загрузите блокчейн: после установки программное обеспечение узла начнет загрузку блокчейна. Эта процедура может занят значительное время, особенно для крупных сетей, наподобие Bitcoin или Ethereum;
5. Оставайтесь в сети. Узел должен быть в сети как можно чаще. Это гарантирует, что он может проверять транзакции, распространять информацию и способствовать стабильности блокчейна.

Преимущества и недостатки различных типов узлов

Каждый тип криптоузла играет важную роль в экосистемах блокчейна, но они также имеют свои плюсы и минусы. Понимание этих нюансов может помочь потенциальным операторам узлов выбрать правильный тип узла для своих целей и ресурсов.

Заключение

На самом базовом уровне узел — это просто устройство, на котором запущено программное обеспечение определенного блокчейна. С точки зрения эксплуатации узел выполняет три основные функции: обслуживание, проверка и доступность. Узлы синхронизируют все копии реестра, сохраняя зашифрованные данные прошлых транзакций и принимая новые блоки. Всякий раз, когда пользователь внутри сети извлекает информацию, он взаимодействует с узлом. Они остаются полностью прозрачными и доступными для всех.