Что такое ноды (узлы) в Ethereum и других криптовалютах?

Давайте начнем с объяснения, что такое нода (она же «Узел») в сети Блокчейн или в конкретной криптовалюте, как Ethereum.

В общем понимании, каждый участник сети криптовалюты является нодой.

Нода - это просто компьютер, на котором запущена программа (например, кошелек Биткоина). Ноды связаны с другими компьютерами (с той же установленной программой) для создания криптовалютной сети.

Другой термин для описания нод - это «клиенты», которые предоставляют функции кошелька.

Зачем нужна нода?

Обычно нода имеет три назначения:

1. Следовать правилам (консенсусу в сети)
2. Делиться информацией (о транзакциях и количестве средств)
3. Хранить копию подтвержденных транзакций

Нода – это узел в сети блокчейна, взаимодействующий с другими компьютерами в сети

Существуют разные типы нод, но у каждой из них есть одна особенность - вам потребуется оборудование для размещения узла или для подключения к другим нодам.

Технология блокчейн по своей природе децентрализована – это одно из ключевых свойств, которое сделало ее настолько привлекательной для широкой публики.

Блокчейн основан на принципах P2P (Peer to Peer, или От человека к Человеку) в сети.

В большинстве сетей нет выделенных серверов, нет ни одного централизованного управляющего органа, но есть консенсус среди пользователей. Поскольку все они имеют решающее значение для безопасности и целостности сети, членство в определенном сообществе криптовалют является не только захватывающим, но и обязанностью.

Взять, к примеру, Биткойн - у вас есть два типа узлов:

1. Полные узлы, которые хранят блокчейн-копию и таким образом гарантируют безопасность и правильность данных в блок-цепочке, проверяя данные.
2. Второй тип - это облегченный узел - каждый участвующий пользователь, которому необходимо подключиться к полному узлу, чтобы синхронизироваться с текущим состоянием сети и иметь возможность участвовать.

Иллюстрация показывает, как различные узлы взаимодействуют в блокчейне

Консенсус в децентрализованной сети

Как мы уже говорили, криптовалюты работают в децентрализованной P2P-сети. Как вы можете себе представить, согласование чего-то с большим количеством людей неизбежно приведет к осложнениям.

Вот где алгоритмы консенсуса вступают в игру. Наиболее распространенными из них являются Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS).

Правила, по которым работает блокчейн сеть, а та же подтверждение достоверности информации, записанной в блоках называются «консенсусом».

изображение кликабельно

Независимо от того, какой из алгоритмов выбран для монеты, все они имеют решающий общий фактор - использование полных узлов для обеспечения соблюдения правил и проверки транзакций.

Хотя консенсус должен быть достигнут определенным типом узлов, прелесть сети P2P заключается в том, что любой может стать полноценным узлом и, таким образом, достичь более высоких уровней независимости и децентрализации.

Мы приводили пример использования биткойнов - пользователи могут свободно загружать весь блокчейн и проверять блоки, тем самым повышая безопасность, так как все больше и больше копий регистра создаются и используются для справки.

Самая первая криптовалюта, Биткион, предлагает один из самых высоких уровней децентрализации по сравнению, например, с EOS, где за утверждение валидатора должно голосовать определенное количество пользователей, а доступные позиции ограничены. Это открывает сеть для коррупции и манипуляций.

Типы нод

В двух словах, есть два основных типа нод - полные узлы и облегченные.

	Делает новые блоки	Отправляет новые транзакции	Знает баланс своего кошелька	Знает все транзакции
Ноды майнинга	+	-	-	-
Полные ноды (Full Nodes)	-	+	+	+
Облегченные ноды (Light nodes)	-	+	+	-
"Web" nodes	-	+ (через сторонние сервисы)	+ (через сторонние сервисы)	-

Полные ноды (Full Nodes) содержат полную копию истории блокчейна, включая все созданные блоки.

Облегченные ноды (Light Nodes) или узлы SPV (Simple Payment Verification) - это кошельки, которые загружают только заголовки блоков и экономят место на жестком диске пользователей.

Наряду с «Full» и «Light» нодами, существуют еще ноды для майнинга новых монет, Веб-ноды Архивные, Обрезанные ноди и др.

Основные типы нод в блокчейне

Давайте рассмотрим различные подвиды нод в деталях.

Полные ноды (Full Nodes)

Полные узлы действуют как сервер в децентрализованной сети. В их основные задачи входит поддержание консенсуса между другими узлами и проверка транзакций. Они также хранят копию блокчейна, что делает их более безопасными и позволяет настраивать такие функции, как мгновенная отправка и частные транзакции.

При принятии решений о будущем сети именно полные ноды голосуют за предложения. Если более 51% из них не согласны с предложением, оно игнорируется. В некоторых случаях это может привести к хард-форку. Если сообщество не может договориться об определенном изменении и, таким образом, решает пойти своим путям, создав две разные цепочки. Самым известным примером этого является форк Bitcoin Cash.

Обрезанные полные ноды (Pruned Full Node)

Особенностью здесь является то, что кошелек начинает загрузку блоков с самого начала и, как только достигает установленного предела, удаляет самые старые блоки, сохраняя только заголовки и размещение цепочки.

Например, если вы установите ограничение размера в 550 МБ, вы будете хранить все последние блоки, которые могут уместиться в этом пространстве жесткого диска, но для того, чтобы перейти в это состояние, вам сначала нужно будет пройти весь пусть синхронизации блокчейна с самого начала его существования, чтобы проверить все предыдущие блоки.

Обрезанные ноды считаются полными узлами и поэтому могут также проверять транзакции и участвовать в консенсусе.

Архивный полный узел (Archival Full Node)

Архивные полные ноды - это то, на что ссылается большинство людей, говоря о полных нодах.

Они предполагают наличие сервера, который размещает полный блокчейн в своей базе данных. Здесь главная задача - поддерживать консенсус и проверять блоки.

Разница между обрезанным и архивным узлом одна - количество места на жестком диске, которое они занимают на вашем сервере или ПК.

Архивные ноды можно разделить на пару подтипов - те, которые могут добавлять блоки в блокчейн, и те, которые не могут.

Ноды, которые могут добавлять новые блоки:

Давайте начнем с охвата основных участников блокчейна - узлов, которые могут добавлять в него блоки. Они зависят от применяемых правил консенсуса и требуют, чтобы работал хотя бы один полный архивный узел.

Ноды майнинга (Mining Nodes)

Майнеры на самом деле являются узлами (либо полными, либо легкими), цель которых - доказать, что они выполнили необходимую работу по созданию блока. Отсюда и общее название Proof of Work.

Чтобы выполнить задачу, майнеры должны либо сами быть полными нодами архивации, либо получать данные от других полных нод в сети, чтобы узнать текущее состояние цепочки блоков и необходимые параметры для следующего блока.

Участники процесса используют аппаратные компоненты (будь то видеокарта, процессор или ASIC) для решения криптографической задачи.

Первый человек, решивший задачу, передает свои результаты в сеть, чтобы они могли быть проверены полными нодами, и после достижения консенсуса ему предоставляется право добавить блок в существующий блокчейн.

За свою работу майнеры получают заранее определенное количество монет в дополнение к комиссиям за работу сети.

Ноды ставок (Staking Nodes)

Ethereum планирует имплементировать ноды ставок (своего рода мастерноды).

Ставку можно сравнить с традиционным депозитом в виде фиатных денег. Вы покупаете монеты и держите их, а взамен получаете проценты в виде вознаграждения.

Конечная цель состоит в том, чтобы определить на основе заранее определенного набора правил и фактора удачи, кто будет следующим, чтобы создать блок и получить вознаграждение.

Факторы включают в себя продолжительность ставки, сколько у вас монет и их соотношение с доступными в сети.

При размещении ставок вам не нужны дорогостоящие устройства, вы просто поддерживаете свой крипто-кошелек онлайн 24/7, что можно сделать с помощью такого устройства, как Raspberry Pi.

Чтобы иметь возможность делать ставки, вам необходимо стать полным архивным узлом, то есть загрузить основной кошелек для монеты и синхронизировать весь блокчейн на своем устройстве.

Если вы хотите более подробно изучить концепцию или узнать, какие монеты с наибольшим количеством ставок, вы можете сделать это, посетив сайт www.staking.com.

Суть блокчейна - его децентрализованный характер. К сожалению, у этого подхода есть недостатки, и решение предполагает использование некоторого уровня централизации для получения таких преимуществ, как повышение скорости транзакций.

Алгоритмы консенсуса включают в себя Delegated Proof of Stake, Delegated Byzantine Fault Tolerance, Proof of Believability и другие.

Сети, использующие такие алгоритмы, должны определять фиксированное количество узлов. Сколько их будут всего выбирается сообществом или определяется командой разработчиков.

Задача этих узлов, как и для полных узлов, заключается в создании и проверке блоков, в то же время распространяя информацию среди пользователей в сети.

Мастерноды (Masternodes)

По сравнению с полными узлами, мастерноды сами по себе не могут добавлять блоки в блкочейн. Их единственная цель - вести учет транзакций и проверять их.

Однако дополнительным преимуществом является то, что, запустив мастерноду, вы не только защищаете сеть, но и можете получить долю вознаграждений за ваши услуги.

Чтобы установить мастерноду, вам необходимо заблокировать определенную сумму средств в качестве залога.

Ожидается, что вы будете в сети 24/7, и хостинг на виртуальном частном сервере считается хорошей практикой.

Если вы хотите узнать больше о том, как настроить свою собственную мастерноду или какие из них являются лучшими, вы можете посетить masternodes.com.

Облегченные узлы (Lightweight SPV Nodes)

Другим типом узлов блокчейна, используемых в повседневных криптографических операциях, является облегченный узел или узел простой проверки платежей (SPV).

Вы, скорее всего, знакомы с определением «легкий кошелек». Эти типы узлов связываются с блокчейном, полагаясь на полные узлы, чтобы предоставить им необходимую информацию.

Поскольку они не хранят копию всего блокчейна, они только запрашивают текущее состояние, для которого блок является последним, и передают транзакции для обработки.

Имея в виду вышеупомянутые функции, ясно, что для запуска узла SPV не требуется много ресурсов, но он жертвует безопасностью ради удобства.

Молниеносные ноды (Lightning Nodes)

Молниеносные ноды - очень интересная концепция. Они не вписываются в ограничения ни полных нод, ни легких нод.

Идея заключается в том, чтобы установить связь между пользователями за пределами блокчейна (см. что такое SideChain в блокчейне).

Таким образом, нагрузка на сеть уменьшается, время передачи значительно сокращается, а крипто-монеты повышают удобство использования. В молниеносной сети очень низкие комиссии за транзакции - примерно 10-20 сатоши в целом.

Это работает путем открытия отдельного канала оплаты между субъектами (см. каналы состояния).

Таким образом, вместо ожидания подтверждения каждой транзакции и заполнения сети бесполезными данными, стороны могут взаимодействовать друг с другом и снизить нагрузку на блокчейн.

Кроме того, если кто-то еще захочет иметь дело с тем же платежным каналом, сеть молниеносной связи будет искать путь с наименьшим количеством посредников и наименьшей комиссией за перевод, тем самым сокращая время ожидания.

Что происходит с нодой после форка?

Теперь, когда вы знаете различные типы нод в криптовалюте и вы знакомы с их работой, давайте рассмотрим, как они связаны с консенсусом сети и возможными форками.

Вы знаете, что, если между полными узлами нет соглашения по крайней мере в 51%, предлагаемое изменение в сети отклоняется.

Но что произойдет, если большая часть сообщества все еще хочет принять предложенное изменение? Вот где форки вступают в игру.

Разработчик решает создать новый клиент, используя исходный код монеты, и реализует предложенное изменение.

Пользователи, желающие идти в этом направлении, скачивают новую версию и принимают решение о поддержке разветвленной цепочки.

Хардфорк (Hard Fork)

Хард-форк - это изменение алгоритма согласования сети. Каждое изменение, которое не совместимо с предыдущей версией используемого клиента, считается хард-форком.

Параметры консенсуса, которые могут спровоцировать хард-форк при изменении, могут включать вознаграждение за новый блок, время нахождения блока, переход от PoW к PoS, реализацию мастернод и другие.

После запуска хард-форка каждый узел в сети, который не обновился до новой версии программного обеспечения, отклоняется консенсусом в отношении его работы по недопустимым правилам. Это одна из причин, по которой разработчики и сообщества обычно избегают серьезных изменений, поскольку это означает, что некоторые люди будут не учтены, или переходный этап может поставить под угрозу безопасность сети.

Софтфорк (Soft Fork)

Еще один способ внесения изменений в сеть - программный форк. В отличие от хард-форков, при таком типе изменений пользователи не обязаны обновлять свои ноды.

Одним из таких примеров является добавление функции «SegWit» в Биткойн. По сей день, транзакции могут быть сделаны на блокчейне BTC с или без использования этой функции.

Как только 95% клиентов в сети обновятся до версии, которая поддерживает SegWit, консенсус автоматически изменится и откажется от любых старых транзакций без него.

Таким образом, мы имеем более плавный переход, который не заставляет пользователей немедленно обновлять свои ноды.

Виртуальные частные серверы (VPS) и их использование с нодами

Независимо от того, решили вы использовать виртуальный частный сервер или нет, зависит от ваших личных предпочтений.

Если вы решите запустить мастерноду, узел Lightning или даже узел холодного хранения монет, VPS будет выгоден, поскольку вы платите небольшую плату в обмен на защиту от DDoS-атак, не требуя покупки какого-либо оборудования и не заботясь о пропускной способности.

С другой стороны, если вы не примете достаточных мер безопасности, вы рискуете подвергнуть взлому ваш сервер и хищению ваших средств, если вы храните свои монеты в этих кошельках.

Это основы, но мы бы рекомендовали подробно изучить серверы VPS, прежде чем принимать решение о том, покупать ли его или нет.

Вопросы-Ответы

• Почему я должен устанавливать полную ноду?

Если вы хотите поддержать сеть данной монеты или просто не хотите полагаться на другие полные ноды для вашей информации, вы можете разместить свой собственный узел и сохранить копию блокчейна. Это более безопасно, однако, установка займет больше времени.

• Мастернода лучше, чем полный узел?

Мастерноды и полные узлы схожи по своей функции, как обсуждалось в статье. Если ваша цель состоит в том, чтобы получить прибыль, тогда стоит запустить мастерноду.

• Могу ли я получить прибыль с помощью блокчейн узла?

Да, но это зависит от того, какой тип ноды вы решили разместить.

С мастерноами вам будут платить за ваши услуги, но вы должны учитывать первоначальные инвестиции, которые вы внесете на депозит в самом мастер-узле. Другим вариантом будет узел ставок, он будет предлагать вам пассивный доход, который будет увеличиваться по мере того, как вы будете больше в него инвестировать.

• Сколько узлов можно запустить на одной машине?

Это зависит от ваших аппаратных возможностей. Одновременно может быть запущен только один экземпляр кошелька, поэтому вам необходимо использовать виртуальные машины.

Если вы решите использовать VPS, вам необходимо убедиться, что вы используете не более 80-85 процентов доступных ресурсов, поскольку вы можете быть отстранены от участия в сети из-за плохого хостинга (нода будет работать нестабильно).

• Какие лучшие провайдеры VPS?

Выбор остается за вами, основываясь на нашем собственном опыте и исследованиях рынка, некоторые из ведущих поставщиков включают Amazon EC2, DigitalOcean Droplets, Vultr, OVH и Microsoft Azure.