Що таке вузли Blockchain?

Вузли блокчейну є важливим компонентом мережі блокчейну. Вузол — це комп’ютер або пристрій, який підключається до мережі та бере участь у впорядкуванні, перевірці та перевірці транзакцій. По суті, вузли допомагають переконатися, що блокчейн є безпечним і надійним записом усіх транзакцій, які відбулися в мережі.

Існує кілька типів блокчейн-вузлів, які можуть існувати в блокчейн-мережі, кожен з яких має певні ролі та обов’язки. Деякі вузли відповідають за зберігання копії всього блокчейну та перевірку транзакцій за допомогою правил консенсусу блокчейну. Інші відповідають за перевірку та додавання нових транзакцій у блокчейн. Інші є спеціалізованими вузлами, налаштованими на виконання більш складних завдань у блокчейні, таких як запуск смарт-контрактів або виконання функцій довірених посередників для певних транзакцій.

Незалежно від їх конкретної ролі, усі вузли блокчейну працюють разом, щоб забезпечити цілісність і безпеку блокчейну. Вони спілкуються один з одним, обмінюються інформацією щодо нових транзакцій і блоків і використовують правила консенсусу блокчейну для перевірки цих транзакцій і додавання їх до блокчейну.

Ця стаття відповідає на дуже важливе питання: що таке вузли блокчейну і що вони роблять? Давайте обговоримо це.

Яке значення вузлів блокчейну?

Джерело: Freepik

Зростання популярності технології блокчейн протягом останніх кількох років і її широке впровадження в таких галузях, як ланцюг постачання, охорона здоров’я, енергетика тощо, продовжуватиметься лише з розвитком технології. Тому важливо розуміти основну інфраструктуру та архітектуру технології блокчейн, щоб зрозуміти динаміку та корисність, які роблять її кращою за традиційні технології.

Вузли є основою інфраструктури блокчейну. Основна мета — підвищити безпеку даних у блокчейні та довести надійність у мережі. У мережі блокчейн є тисячі вузлів, які забезпечують децентралізацію, незмінність і відстежуваність. Вузли допомагають забезпечити надійність, зберігаючи записи про всі транзакції блокчейну. Крім того, вузли також можуть захистити блокчейн від централізованих атак, оскільки в мережі блокчейну немає єдиної точки збою. Кожен вузол має копію бази даних блокчейну і використовує її для перевірки транзакцій і додавання їх до блокчейну як блоків. Таким чином, чим ширша мережа вузлів, тим надійніший блокчейн.

Вузли мають широкий спектр використання в блокчейні, від упорядкування, організації та запису транзакцій блокчейну до відхилення та зберігання даних і підтримки консенсусних алгоритмів. Крім того, вузли також відповідають за визначення того, чи є блок транзакції чи підпис дійсними чи ні, а потім приймають або відхиляють їх, щоб забезпечити безперебійну роботу мережі.

Як працюють вузли Blockchain?

Джерело: РС онлайн | візуальне пояснення того, що таке вузол у блокчейні в трьох типах систем

Тепер, коли ми обговорили, що таке вузли блокчейну, важливо також зрозуміти, як працюють вузли. Для цього нам спочатку потрібно повернутися до блокчейну та зрозуміти його функцію. Блокчейн — це незмінна спільна книга, де кожен блок криптографічно пов’язаний з наступним блоком, де зміни в одній частині блокчейну призведуть до змін у всіх наступних блоках. Однак вони існують у розподіленій мережі та мають багато копій, що означає, що вони не можуть змінюватися.

Вузли унікальні в тому сенсі, що кожен з них можна відрізнити від інших за певними характеристиками або особливостями. Вони можуть мати різні функції залежно від програми. Як правило, кажуть, що вузол веде облік транзакцій блокчейну, як обговорювалося вище, але це функція не для всіх вузлів. Те, що роблять вузли, залежить від загальних вимог до блокчейну. Кожен вузол відіграє різну роль в екосистемі блокчейну разом із стандартними завданнями керування транзакціями, обміну даними з іншими вузлами для розвитку мережі та впровадження алгоритмів для підтримки оновлення та функціонування всієї мережі.

Існує також особливий тип блокчейн-вузла, відомий як RPC-вузол, який налаштований на виконання більш складних завдань у блокчейні, наприклад отримання транзакцій смарт-контракту або виконання функції довіреного посередника для певних транзакцій. Ці вузли, як правило, мають значну обчислювальну потужність і ресурси, і часто ними керують великі організації.

Різні типи вузлів Blockchain

Джерело: Freepik

Різні типи вузлів блокчейну та їх функції для різних рівнів блокчейну є дуже важливою частиною розуміння того, що таке вузол блокчейну.

1. Вузол повний

Джерело: Freepik

Повний вузол зберігає весь блокчейн, дозволяючи йому повністю перевіряти транзакції та блокувати згідно з правилами консенсусу мережі. Крім того, повні вузли відіграють вирішальну роль у поширенні цих даних у мережі, забезпечуючи своєчасне та ефективне розподіл нових транзакцій і блоків. Однак повні вузли зазвичай не пропонують нові блоки для включення в блокчейн. Запустивши повний вузол, учасники можуть незалежно та авторитетно перевірити кожну транзакцію в історії блокчейну, не покладаючись на зовнішні посилання. Ця незалежність гарантує, що мережа залишається децентралізованою та стійкою до зловмисників або окремих точок збою. Geth від Ethereum — популярний клієнт і програмна реалізація для запуску повних вузлів.

Крім того, повні вузли відіграють важливу роль в управлінні мережею блокчейн. Коли пропонується зміна або оновлення протоколу, вибір повного вузла прийняти або проігнорувати цю зміну стає сильним сигналом консенсусу. Вирішивши оновити програмне забезпечення у відповідь на ці пропозиції, повні вузли ефективно висловлюють свою позицію, формуючи напрямок розвитку мережі. Їхня роль не просто пасивна; Повні вузли активно забезпечують виконання правил мережі. Якщо більшість вирішить прийняти зміни, а інші ні, останні можуть опинитися в несумісному ланцюжку, що ілюструє важливу роль вузлів у реалізації управлінських рішень.

2. Архів або вузол архіву

Навпаки, архівний вузол є особливою формою повного вузла, який продовжує зберігати дані. На додаток до зберігання повного блокчейну, архівний вузол ретельно зберігає всю історію мережі, фіксуючи кожен перехідний стан між блоками. Це означає, що для кожної дії, будь то транзакція, виконання контракту чи будь-яка інша діяльність, вузол архіву фіксує та зберігає результуючі зміни. Це схоже на моментальний знімок кожного моменту в історії блокчейну, що дозволяє розробникам перемотувати назад і вивчати кожен цікавий момент.

Для проектів, які вимагають глибокого занурення в історичні дані або для налагодження складних смарт-контрактів, вузли архіву є незамінним інструментом. Однак така глибина інформації коштує дорого, оскільки вимоги до зберігання для архівного вузла значно перевищують вимоги типового повного вузла, що потребує значної інфраструктури та інвестицій для його ефективного обслуговування. Знову ж таки, будь-хто може запустити вузол архіву в ланцюжку без дозволу.

3. Перевірка вузла

На відміну від традиційних повних вузлів, які перевіряють і пересилають транзакції, вузли валідатора (у деяких мережах їх також називають вузлами стекінгу) беруть більш активну роль у процесі створення блоку. Вони вибираються на основі різних критеріїв, таких як сума реальної ставки в валюті, репутація чи інші фактори, щоб перевірити та додати нові блоки до ланцюжка. Пропонуючи або підтверджуючи нові блоки, ці вузли допомагають досягти консенсусу щодо наступного стану блокчейну. У такій блокчейн-мережі, як Shardeum, вузли валідатора виконують різні ролі. Коли настає їхня черга, вони перевіряють, досягають консенсусу та обробляють транзакції без керівництва. Після перевірки цих транзакцій мережа об’єднає їх у групи або блоки. Ця консолідована група транзакцій потім пересилається до архівних вузлів у мережі для всебічного зберігання та історичного запису.

Все вищесказане базується на припущенні, що валідатори діють чесно. Якщо вони беруть участь у зловмисних діях або неправильно підтверджують транзакції/блокування, вони зіткнуться із суворими штрафами, які часто називають «арештом», що може призвести до конфіскації активів, які вони зробили. Таким чином, вузли валідатора являють собою поєднання довіри та повноважень у певній екосистемі блокчейну, забезпечуючи цілісність мережі, одночасно заохочуючи децентралізацію.

4. Вузол RPC

Вузли RPC, або вузли Remote Procedure Call, служать критичними точками доступу в мережі блокчейн. Ці вузли сприяють зовнішній взаємодії з блокчейном шляхом обробки запитів і виконання визначених функцій. Розробники, програми та інші учасники мережі спілкуються з вузлами RPC для отримання даних, надсилання транзакцій або запиту статусу мережі. Ці вузли інтерпретують і передають ці зовнішні запити в блокчейн, а потім повертають відповідні відповіді. Незважаючи на те, що вузли RPC не беруть безпосередньої участі в перевірці консенсусу або блоку, вони відіграють важливу роль у подоланні розриву між зовнішніми об’єктами та базовою інфраструктурою блокчейну, роблячи мережу більш доступною та придатною для використання для широкого спектру програм і служб. Їхня присутність підкреслює важливість доступності та зручності для просування блокчейну.

5. Повністю обрізані вузли

Скорочені вузли за своєю основною функціональністю дуже схожі на повні вузли, але вони застосовують більш ефективний підхід щодо зберігання. Замість того, щоб підтримувати весь блокчейн, скорочені вузли надають пріоритет найновішим блокам, відкидаючи старіші дані, щоб залишатися в межах заданого порогу зберігання. Спочатку скорочений вузол завантажує блокчейн, але під час роботи він систематично відкидає старі блоки, забезпечуючи збереження лише найновіших даних, які відповідають встановленим параметрам зберігання. Наприклад, якщо оператор виділяє 550 МБ для скороченого вузла, він збереже найновіші блоки, які відповідають цьому обмеженню, і за потреби скоротить старі дані. Незважаючи на меншу методологію зберігання, скорочені вузли зберігають повну здатність вузла автентифікувати транзакції та брати участь у процедурах консенсусу.

6. Вузол повноважень

Вузол авторитету — це вузол, обраний організацією або спільнотою, відповідальною за блокчейн. Вони використовуються для авторизації нових вузлів для приєднання до мережі блокчейн. Вони також можуть встановлювати права доступу для інших вузлів, якщо хочуть отримати доступ до певних каналів даних. Алгоритми консенсусу, які не є повністю децентралізованими, як-от делеговане підтвердження участі та підтвердження повноважень, використовують вузли повноважень. Алгоритми консенсусу, подібні до цього, потребують фіксованої кількості вузлів повноважень для функціонування. Кількість вузлів повноважень і хто буде вузлами повноважень зазвичай обирається спільнотою або визначається командою розробників. Інші учасники мережі керуватимуть легкими вузлами, які покладаються на інформацію, що передається вузлами повноважень для роботи в блокчейні. Вузли повноважень додають до мережі певний ступінь централізації для збільшення швидкості, але вони також надають можливість централізованого контролю.

7. Miner Node

Майнінговий вузол (або майнер) — це вузол, спеціально розроблений для виконання процесу майнінгу. За допомогою Proof-of-Work, наприклад, перший майнер, який розгадав комп’ютерну головоломку, отримує право підтвердити блок транзакцій. Майнінгові вузли використовують високопродуктивні обчислювальні системи, які включають процесори, графічні процесори або ASIC, для вирішення головоломок, що дозволяє їм додавати нові блоки до блокчейну. Майнінговий вузол може складатися з одного майнера або пулу майнерів.

Майнери — це один із різних типів вузлів у блокчейні (повних або легких), які намагаються довести, що вони виконали необхідну роботу (головоломку) для створення нового блоку в блокчейні. Коли майнери розв’язують головоломку, вони транслюють рішення в мережу для перевірки повним вузлом. Якщо досягнуто консенсусу, майнерам надається право додавати нові блоки до блокчейну та винагороджується заздалегідь визначеною кількістю монет цифрової валюти, а також комісіями за транзакції, пов’язаними з цими блоками.

8. Вузол Утама

Головний вузол — це повний вузол, який відповідає за ведення книги блокчейну та перевірку транзакцій. Однак вони не можуть додавати нові блоки в блокчейн. Загалом головні вузли потужніші за звичайні вузли. Залежно від характеру події головний вузол може також допомагати іншим подіям у блокчейні. Це включає в себе управління подіями голосування, забезпечення виконання протоколів і дотримання правил кожного блокчейну.

Хоча головні вузли не мають такої ж ролі, як повні вузли, у додаванні нових блоків, вони все ще відіграють важливу роль у мережевих операціях і безпеці. Запустивши головний вузол, користувачі не тільки сприяють безпеці мережі, але й мають можливість заробити частку винагороди за свої послуги. Щоб створити головний вузол, користувачі повинні заблокувати певну суму коштів як заставу (подібно до валідаторів і вузлів стекінгу) і переконатися, що їх вузол працює в режимі 24/7. Розміщення основного вузла на віртуальному приватному сервері вважається хорошою практикою, оскільки це допомагає забезпечити доступність і надійність вузла.

9. Вузол Рінган

Цей тип вузла може лише завантажувати та зберігати заголовки блоків. Простіше кажучи, цей тип вузла надає лише інформацію, необхідну для підтримки повсякденної діяльності або швидших транзакцій. Вони не беруть участь у перевірці блоку. Прості вузли перевірки платежів (вузли SPV) — інша назва цих вузлів. Цей тип вузла блокчейну спілкується з блокчейном, але покладається на повні вузли для надання необхідної інформації. Оскільки вони не зберігають копію блокчейну, вони просто запитують поточний стан ланцюга та транслюють транзакції для обробки. Вони економлять багато часу та місця для зберігання для користувачів.

10. Вузол Кілат

Вузли Lightning — це особливий тип вузла блокчейну, який дозволяє користувачам створювати з’єднання за межами блокчейну, щоб сприяти швидшим і дешевшим транзакціям. Ці вузли, як правило, використовуються в мережах, які використовують стан каналу, який є рішенням для масштабування рівня 2 поверх блокчейнів рівня 1. Ця установка —«як вузол, так і програмне забезпечення стану каналу»— працює шляхом створення окремих платіжних каналів між двома об'єктами, наприклад. як магазин і клієнт. Сутність створює адресу з декількома підписами, подібну до сховища, до якої можуть отримати доступ обидва.

Клієнти вносять кошти в канал і використовують їх для оплати товарів або послуг у магазині. Кожна транзакція погоджується обома сторонами та відбувається майже миттєво. Коли клієнт завершує робити покупку або закінчуються кошти, платіжний канал можна закрити, а остаточний баланс передати в блокчейн. Цей процес зменшує навантаження на блокчейн і скорочує час передачі, оскільки дозволяє сторонам взаємодіяти напряму, не потребуючи підтвердження кожної транзакції в блокчейні. Крім того, мережа Lightning шукатиме найефективніший шлях для транзакцій із найменшою кількістю посередників і найнижчими комісіями, щоб скоротити час очікування.

11. Вузол Super

Супервузли є важливою частиною деяких блокчейн-мереж, оскільки вони надають додаткові функції та підтримку. Ці вузли часто використовуються для виконання спеціальних завдань, які мають вирішальне значення для роботи та обслуговування мережі. Наприклад, блокчейн може використовувати супервузли для забезпечення дотримання правил мережі або впровадження оновлень.

На відміну від повних або легких вузлів, які є більш поширеними типами вузлів блокчейну, супервузли не настільки поширені, і їх ролі та обов’язки можуть відрізнятися від однієї мережі до іншої. Незважаючи на їх спеціалізований характер, супервузли відіграють вирішальну роль у роботі та успіху багатьох мереж блокчейну.

Висновок

Вузли блокчейну є одним із найважливіших аспектів мережі блокчейну, і розуміння їх важливо, якщо ви плануєте увійти у світ криптовалюти та блокчейну. Як обговорювалося вище, існують різні типи вузлів, і кожен з них виконує різні функції для забезпечення безперебійного функціонування блокчейна. Архітектору блокчейну, розробнику UX або будь-кому іншому, хто більше займається створенням і експлуатацією блокчейнів, знадобляться додаткові технічні знання щодо створення, налаштування та експлуатації вузлів, але ця стаття спрямована на те, щоб надати короткий опис того, що таке вузли блокчейну. ви можете краще зрозуміти децентралізований світ і те, як він організований через комп’ютерні мережі.

Часті запитання (FAQ)

1. Які кроки потрібно виконати для налаштування повного вузла?

Налаштування повного вузла може виглядати складним, але це відносно простий процес, якщо його розбити на кроки:

  • Виберіть блокчейн для налаштування та запуску вузла, наприклад Bitcoin або Ethereum

  • Придбання необхідного програмного забезпечення та апаратних засобів для розгортання вузла та його подальшого запуску, які відрізнятимуться для кожного блокчейну та криптовалюти

  • Отримайте відповідне апаратне забезпечення, для якого потрібен невеликий комп’ютер, відомий як Raspberry Pi

  • Запущений вузол

2. Як запустити повний вузол?

Щоб зрозуміти, як запустити повний вузол, спершу важливо знати, що повний вузол можна розмістити на хмарному протоколі, наприклад Google Cloud або Amazon Web Services, або на пристрої з достатньою кількістю оперативної пам’яті та місця на жорсткому диску для його підтримки. Також важливо максимально використовувати вузлові рішення, розробляючи їх з єдиної бази.

Після того, як вузол налаштовано, також важливо тримати його під контролем, відстежуючи та обслуговуючи його, коли це необхідно, щоб уникнути помилок у блокчейні.

3. Чи вигідно розміщення вузлів на блокчейні?

Добре обслуговуваний вузол у блокчейні може бути прибутковим і джерелом пасивного доходу. Оператори вузлів можуть заробляти винагороду монетами та прибуток від майбутнього зростання цін. Однак налаштування та запуск вузла може бути дорогим залежно від апаратних вимог кожної мережі блокчейну. Прибуток також залежить від типу вузла, яким ви керуєте, при цьому деякі вузли є більш прибутковими та стійкими, ніж інші. Коли справа доходить до інвестування ваших ресурсів у будь-що, включаючи запуск вузла, завжди обов’язково проводите власні дослідження (DYOR).

4. Скільки вузлів може працювати машина?

Кількість вузлів, які може запускати машина, повністю залежить від можливостей апаратної системи машини. На одній машині ви можете запустити один гаманець або збільшити це число за допомогою віртуальної машини. Однак важливо переконатися, що не перевищуєте 85% доступних одиниць ресурсу сервера, якщо використовуєте віртуальний приватний сервер, оскільки у вас можуть виникнути проблеми з вашим постачальником послуг.

Веб-сайт | Телеграма | Розбрат | Блог | Twitter | YouTube | Reddit | GitHub | GitLab | Біла книга