Что такое нода в блокчейне
Все записи в криптовалютой сети представлены в виде цепочки данных, защищенной криптографическим методом. Каждая новая запись содержит информацию о предыдущих (хеш), поэтому удалить или изменить одну невозможно. Функционирование блокчейна обеспечивают ноды (англ. nodes – «узел»). Это специальные программы, с помощью которых можно подтверждать транзакции и проверять блоки.
Технические особенности
Блокчейн состоит из системы узлов (нод). С ее помощью можно передавать и безопасно хранить большой объем данных. Нода — это ПК с установленным программным обеспечением и криптокошельком. Все узлы объединяются в общую локальную сеть для обмена информацией.
У каждого протокола свои требования, но в общем случае потребуется мощный компьютер с большим объемом жесткого диска и памятью. Например, для разворачивания ноды блокчейна Solana нужно не менее 128 Гб памяти RAM и процессор минимум с 12 ядрами. Однако есть и менее требовательные сети. У Minima узел можно установить даже на смартфон.
Основная функция нод — обеспечивать безопасность сети, сохранять и распространять между всеми пользователями данные о проведенных операциях и балансах кошельков. Количество нод зависит от алгоритма консенсуса. Например, в Binance Smart Chain их не может быть больше 21. в Ethereum развернуть ноду может любой, кто заблокирует в протоколе 32 ETH.
Пользователям также необходимо обеспечить постоянный доступ к интернету по высокоскоростному каналу (не менее 500 Мб/с). Если ПК будет оффлайн более одной эпохи (2-5 дней), сеть наложит штраф и выведет ненадежный узел из системы.
Виды нод
Узлы различаются по функциям. Среди них есть ноды общего назначения (присутствуют практически в любой сети) и специальные узлы (их используют в отдельных блокчейнах). В 2022 году есть такие виды:
- Полные ноды. Содержат всю информацию (операции, блоки, баланс кошельков и все адреса) с запуска сети. После появления в блокчейне новой операции, данные ретранслируются на все подключенные узлы. При первом запуске нужно скачать большой объем данных (для биткоина — 435 Гб), поэтому загрузка может занять много времени (сутки или больше).
- Облегченные ноды. Хранят данные только о нескольких последних блоках. Пользователи получают данные о текущем состоянии блокчейна (транзакции, баланс кошелька). Но завершить операцию такие узлы не могут.
- Урезанные полные ноды. Недостаток полных сетевых узлов — скачивание и хранение слишком большого объема данных. Старые блоки могут быть уже не нужны. Урезанные ноды загружают полный блокчейн только при стартовом запуске. Пользователи могут ограничивать объем на диске, при достижении которого старые цепочки будут заменяться новыми.
- Майнинг-ноды. Работают только в криптовалюта на алгоритме консенсуса Proof-of-Work. Для запуска потребуется мощное вычислительное оборудование (видеокарты или интегральные микросхемы) и специальное программное обеспечение. Майнеры ищут уникальную комбинацию — хеш, которая позволит создать новый блок. Решение отправляют на проверку другим узлам, если оно окажется верным, участник получит награду.
- Стекинг-ноды. Различают полные и облегченные. Эти сетевые узлы являются аналогом майнинг-нод в криптовалютах на Proof-of-Stake. награду начисляют пропорционально заблокированным в протоколе монетам.
- Мастерноды. Это полные узлы с дополнительными функциями. Например, для конфиденциальности отправленная пользователем сумма дробится и перемешивается. Мастерноды работают в блокчейнах PoS или на гибридном алгоритме PoW/PoS. За свой труд пользователи получают сетевые комиссии.
- Lightning. Это сетевые узлы надстроки (блокчейна второго уровня) биткоина. Они проверяют только операции своего участка. Благодаря этой технологии разработчикам удалось увеличить пропускную способность сети.
Форки
Разработчики постоянно модернизируют программный код блокчейна. Такие внедрения называют форком. Некоторые ошибки, баги можно исправить без изменения базы сети (софтфорки). Чтобы их принять, ноды должны скачать и установить новую версию ПО. Даже если переустановку выполнят не все узлы, изменение вступит в силу.
Более серьезные правки в коде — хардфорки требуют полного обновления ПО всех узлов. Изменения могут затронуть даже тип нод. Например, вышедший в сентябре 2022 года хардфорк Эфириума изменил майнинг-ноды на узлы с функцией стенинга. Если не все участники обновят ПО возникнет 2 цепочки — базовая и новая.
Выводы
Блокчейн — это распределенная книга данных. Каждый узел хранит ее копию. Задача нод — контролировать достоверность информации. Валидаторы подтверждают операции и записывают их в цепочки. Обновленная копия блокчейна немедленно распространяется в сети. От количества полных нод зависит децентрализация и безопасность сети — становится сложнее атаковать сеть и вмешиваться в процесс голосования при подтверждении операций.
