تعریف نود یا گره شبکه یک ارز دیجیتال در فناوری بلاک چین با تعریف نود در سایر حوزهها متفاوت است. در حوزه کامپیوتر یا شبکههای مخابراتی، یک گره میتواند به عنوان یک نقطه توزیع مجدد یا یک نقطه پایانی ارتباط (Communication Endpoint) عمل کند. عموما یک نود شامل یک دستگاه شبکه فیزیکی است، اما در برخی از موارد از گرههای مجازی نیز استفاده میشود. در ادامه توضیحات بیشتری در مورد Node ارائه خواهیم کرد.
مقدمهای بر نودهای بلاک چین
در این مقاله میخواهیم نودهای ارز دیجیتال، بهویژه نود بیت کوین را مورد بررسی قرار دهیم. شبکههای ارتباطی برای انتقال اطلاعات به Nodeها یا گرهها احتیاج دارند، بلاک چین نیز از این قاعده مستثنی نیست. با این حال، انواع مختلفی از آنها در بلاک چین وجود داشته که هر کدام نقشها و مسئولیتهای متفاوتی دارند. به عنوان مثال میتوان از انواع نود: کامل، استخراج و سبک وزن نام برد.
انواع مختلف Node در بلاک چینهای ارز دیجیتال به منظور اعتبارسنجی تراکنشها و انتقال دادهها در سرتاسر یک شبکه غیر متمرکز به کار میروند. در این خصوص میتوان به نودهای استخراج بیت کوین، استیکینگ اتریوم و مستر نودها اشاره کرد. Nodeها برای ارتباط ناشناس اطلاعات مربوط به هر تراکنش در بلاک چینهای عمومی ضروری هستند. با این حال هر نوع نود ارز دیجیتال، مسئولیتهای متفاوتی به عهده دارد.
در ادامه تلاش میکنیم نگاه عمیقی به دنیای نودهای ارز دیجیتال بیندازیم. به همین منظور در خصوص عملکردهای آنها و اینکه چرا آنها برای شبکههای بلاک چینی ضروری هستند، بحث خواهیم کرد. به علاوه، انواع مختلف آن را بررسی خواهیم کرد. ابتدا بیایید ببینیم بلاک چین چیست.
بلاک چین چیست؟
بلاک چین شکلی از فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) است. این دفتر کل برای ثبت مجموعهای از تراکنشهای در حال گسترش در داخل یک زنجیره، از رمزنگاری و علوم کامپیوتر استفاده میکند. به عنوان دو نوع رایج بلاک چینها میتوان به زنجیرههای عمومی و خصوصی اشاره کرد. زنجیرههای خصوصی، شبکههایی مجاز و بسته هستند، در حالیکه بلاک چینهای عمومی مانند بیت کوین و اتریوم، شبکههای غیر متمرکزی هستند که هیچ نقطه شکست واحدی ندارند.
از بلاک چینهای عمومی غالباً بهمنظور ذخیره تراکنشهای ارزهای دیجیتال بهصورت غیر متمرکز استفاده میشود. از این رو، بلاک چینهای عمومی به شبکهای از نودها احتیاج دارند تا تراکنشها را تایید کرده و اطلاعات مربوط به وضعیت بلاک چین را به سایر کاربران شبکه انتقال دهند. بلاک چینهای عمومی تغییرناپذیر و شفاف هستند؛ هر کسی میتواند با استفاده از یک کاوشگر بلاک، تراکنشهای عمومی بلاک چین را مشاهده کند.
همچنین تمام تراکنشهای انجام شده روی این شبکه، برگشتناپذیر هستند، زیرا تمام تراکنشهایی که روی بلاک چینهای عمومی انجام میشوند، مانند یک زنجیره به یکدیگر مرتبط هستند. در یک بلاک چین عمومی بزرگ، مقدار زیادی انرژی محاسباتی برای دستکاری یک تراکنش مورد نیاز است. همچنین هرچه بلاک چین بزرگتر باشد، حمله کردن یا هک کردن آن، به منابع بیشتری نیاز خواهد داشت.
مفهوم نود در بلاک چین و ارز دیجیتال چیست؟
یک نود یا گره شبکهای مبتنی بر فناوری بلاک چین در واقع نقطهای است که در آن پیامها قابلیت ساخت، دریافت یا انتقال را دارند. در شبکههای محاسباتی و مخابراتی، هر نود نقطه پایان یک ارتباط، یا نقطهای برای توزیع مجدد ارتباط است. نودها معمولا از یک دستگاه فیزیکی برای اتصال به شبکه استفاده میکنند. با این حال، نودهای «مجازی» به کاربران یک شبکه این امکان را میدهند تا بدون دستگاه فیزیکی نیز بتوانند به آن متصل شوند.
نودهای بلاک چین به ارزهای دیجیتالی مانند بیتکوین اجازه میدهند تا به عنوان یک سیستم پرداخت غیر متمرکز و همتا به همتا عمل کنند. بدین ترتیب آنها امکان ایجاد یک شبکه بدون نقطه شکست و فاقد قدرت مرکزی را فراهم میآورند. شبکهای از Nodeها در یک بلاک چین، برای انتشار فعالیتهای روی زنجیره به کار میروند. با این حال چندین نوع از آنها وجود دارد که میتوانند در یک شبکه بلاک چین کار کنند. هر نوع نود، نقش متفاوتی را ایفا میکند و چندین مسئولیت به عهده دارد. به علاوه، عملکردهایی که هر نوع Node انجام میدهد بسته به کاربردهای ویژه یک شبکه بلاک چین خاص، میتواند متفاوت باشد.
همانطور که گفتیم بلاک چین به عنوان دفتر کل غیر متمرکز تراکنشها عمل میکند. این دفتر کل در چندین دستگاه در سراسر شبکه توزیع شده است، به این معنی که همه این دستگاهها یک کپی زمانی و کامل از لیست تراکنشها را در اختیار دارند. این دستگاهها، همان نودهای شبکه بهحساب میآیند. حین خرید و فروش ارز دیجیتال این نودها هستند که تراکنشها را بررسی، تایید و ثبت میکنند.
علاوه بر آن، Nodeها بهعنوان سرور عمل میکنند؛ یعنی یک رکورد شفاف و تغییرناپذیر از رویدادهایی که در سراسر شبکه بلاک چین منتشر میشود را ذخیره میکنند. بهعنوان مثال با استفاده از این دفتر کل توزیع شده، نودهای بیت کوین میتوانند در مورد اعتبار تراکنشها به اجماع برسند. در ادامه برخی از برجستهترین انواع نودهای ارز دیجیتال و نحوه عملکرد آنها را بررسی خواهیم کرد.
اهمیت نود در بلاک چین
یکی از بزرگترین مزایای فناوری بلاک چین، تضمین یکپارچگی دادهها است. توزیع دفتر کل روی تعداد زیادی کامپیوتر در سراسر جهان، موجب «افزایش امنیت»، «تمرکز زدایی» و «شفافیت بالا» را برای بلاک چینها میشود.
نودها برای این شبکه غیر متمرکز متشکل از سیستمهای محاسباتی ضروری هستند. چرا که در هر لحظه وضعیت بلاک چین را به سراسر شبکه مخابره میکنند. اگر یکی از نودها دادههای نادرستی منتشر کند، شبکه میتواند به سرعت آن را شناسایی کرده و تهدید ایجاد شده را به حداقل برساند.
نودها باعث میشوند که تراکنشهای بلاک چین تغییر ناپذیر و تا حد زیادی غیر قابل تردید باشند. بدون وجود نودها، بلاک چینها چیزی بیش از پایگاههایی برای دادههای پیچیده و غیرقابل اعتماد نخواهند بود. علاوه بر این، نودها به شبکههای بلاک چین اجازه میدهند که غیر متمرکز باشند؛ یعنی بدون نیاز به یک مقام مرکزی یا واسطه اجرا شوند. حتی اگر کل یک منطقه یا یک کشور نابود شود، باقی ماندن یک نود میتواند منجر به بقای کل بلاک چین شود. نودهای ارز دیجیتال، تمامی کاربران شبکه را قادر میسازند تا دادههای زنجیرهای را از طریق کاوشگر بلاک مشاهده کنند. بدون وجود نودها، دادههای تراکنش در بلاک چینهای عمومی برای کل شبکه قابل مشاهده نخواهند بود.
معرفی انواع و وظایف اصلی نود در شبکه بلاک چین
در حوزه بلاک چینها که به عنوان سیستمی توزیعشده طراحی شدهاند، شبکهای از نودهای کامپیوتری در واقع همان چیزی است که استفاده از بیت کوین بهعنوان یک ارز دیجیتال دارای شبکه P2P غیر متمرکز را امکانپذیر میسازد. به همین خاطر، این شبکه از نظر طراحی در برابر سانسور مقاوم بوده و به یک واسط برای انتقال از یک کاربر به کاربر دیگر (صرفنظر از فاصله آنها در دنیا)، نیاز ندارد.
از این رو، نودهای بلاک چین وظیفه عمل کردن بهعنوان یک نقطه ارتباطی که عملکردهای مختلفی را باید انجام دهند، برعهده دارند. هر کامپیوتر یا دستگاهی که به اینترفیس بیت کوین متصل شود، به خاطر ارتباط با دیگر نودها بهعنوان یک گره تلقی میشود. این گرهها همچنین با استفاده از پروتکل همتابههمتای BTC، قادر به انتقال اطلاعات مربوط به تراکنشها و بلاکها درون این شبکه توزیعشده از کامیپوترها هستند. با این وجود، هر نود بلاک چین کامپیوتری بسته به عملیات خاص خودش تعریف میشود و به همین خاطر انواع مختلف گره های ارز دیجیتال بیت کوین وجود دارد.
بلاک چینهای مختلف برای هر کدام از انواع نودهای موجود در شبکه، مسئولیتهای متفاوتی را در نظر گرفتهاند. البته برخی از مسئولیتهای کلیدی در شبکههای مختلف با یکدیگر یکسان هستند. یکی از عملکردهای کلیدی نودهای ارز دیجیتال، تأیید و یا رد کردن تراکنشها با توجه به اعتبار آنهاست. نودها همچنین بلاکهایی از تراکنشها را ذخیره میکنند که به صورت رمزنگاری شده به یکدیگر مرتبط هستند. علاوه بر این، آنها برای همه کاربران فعال در شبکه به عنوان یک نقطه ارتباطی عمل میکنند. در نتیجه کاربران از طريق یک Node میتوانند درون بلاک چین به جستجو بپردازند و به دادههای موجود در سرتاسر بلاک چین دسترسی پیدا کنند.
فول نود یا گره کامل
فول نودها یا همان گرههای کامل، نودهایی هستند که واقعا از شبکه بیت کوین محافظت کرده و امنیت آن را تامین میکنند و البته عضو جدانشدنی این شبکه هم محسوب میشوند. این گرهها همچنین به خاطر مشارکت در فرآیند تایید تراکنشها و بلاکها بر اساس قوانین اجماع سیستم، با عنوان «نودهای اعتبارسنجی کامل» (Fully Validating Nodes) نیز شناخته میشوند. فول نودها قادر به انتقال تراکنشها و بلوکهای جدید به درون بلاک چین نیز هستند.
یک فول نود ارز دیجیتال عموما یک کپی از بلاک چین بیت کوین شامل تمام بلوکها و تراکنشها را دانلود میکند، اما این ویژگی برای تبدیل شدن به یک گره کامل ضروری نیست (میتوان در عوض از یک کپی ساده و خردشده بلاک چین استفاده کرد).
یک گره کامل Bitcoin را میتوان از طریق پیادهسازیهای نرمافزاری مختلف ایجاد کرد، اما نرمافزار Bitcoin Core از جمله محبوبترین و پر استفادهترین برنامههاست. نیازمندیهای حداقلی اجرای یک فول نود بیت کوین کور عبارتند از:
- دسکتاپ یا لپتاپ مجهز به آخرین نسخه ویندوز، مک یا لینوکس
- 200 گیگابایت فضای خالی دیسک
- 2 گیگابایت حافظه رم (RAM)
- اتصال اینترنت پر سرعت دارای سرعت آپلود حداقل 50 کیلوبایت/ثانیه
- اتصال نامحدود یا اتصال دارای محدودیت آپلود بالا. میزان آپلود فول نودهای آنلاین ممکن است از 200 گیگابایت و مقدار دانلود نیز از 20 گیگابایت در ماه فراتر رود. همچنین در هنگام اجرای گره کامل ارز دیجیتال برای اولین بار، به دانلود تقریبا 200 گیگابایت نیاز دارید.
- فول نود شما باید حداقل 6 ساعت در روز یا در شرایط بهتر، به صورت 24/7 کار کند.
بسیاری از کاربران و سازمانهای داوطلب با هدف کمک به اکوسیستم بیت کوین فول نود این ارز دیجیتال را اجرا میکنند. تا سال 2018، تقریبا 9,700 نود عمومی روی شبکه بیت کوین فعال بوده است. این تعداد، تنها گرههای عمومی یعنی نودهای لیسنینگ (Listening Nodes) که در دسترس و قابل مشاهده هستند را شامل میشود.
در کنار گره های عمومی بلاک چین یک سری نود مخفی غیر قابل مشاهده ارز دیجیتال (Non-listening Nodes) نیز وجود دارد. این نودها عوما پشت فایر والها و از طریق پروتکلهای مخفی مانند تور (Tor) فعالیت کرده یا صرفا تنظیمات خود را روی حالت غیرقابل مشاهده قرار دادهاند.
گره های لیسنینگ ارز دیجیتال
یک نود لیسنینگ یا سوپر نود اساسا یک گره کامل است که قابلیت مشاهده عمومی آن وجود دارد. این نوع گره به برقراری ارتباط و تهیه اطلاعات برای دیگر نودهایی که درصدد ایجاد ارتباط با آن هستند، میپردازد. سوپر نود در اصل یک نقطه توزیع مجدد است که ممکن است بهعنوان هر دوی منبع داده و پل ارتباطی عمل کند.
یک سوپر نود قابل اطمینان عموما به صورت 24/7 اجرا میشود و با داشتن چندین اتصال پایدار، به انتقال تاریخچه بلاک چین و دادههای تراکنشها به دیگر نودهای سراسر دنیا میپردازد. به همین خاطر، یک سوپر نود در مقایسه با یک فول نود پنهان، نیازمند قدرت محاسباتی بیشتر و اتصال اینترنت بهتر خواهد بود.
نودهای ماینر
افراد برای استخراج بیت کوین در فضای رقابتی امروز، نیازمند سرمایه گذاری در برنامهها و سختافزارهای تخصصی ماینینگ هستند. این برنامههای ماینینگ (نرمافزارها) مستقیما به نرمافزار بیت کوین کور مرتبط نبوده و موازی با آن در جهت تلاش برای استخراج بلاکهای بیت کوین اجرا میشوند. ماینرها به دو صورت انفرادی (سولو) یا گروهی (در یک استخر) به فعالیت میپردازند.
با اینکه فول نودهای ماینرهای انفرادی تنها از کپی بلاک چین شخصی خود استفاده میکنند، اما ماینرهای درون یک استخر با یکدیگر کار کرده و هر کدام منابع محاسباتی خود را به اشتراک میگذارند. در یک استخر ماینینگ، تنها مدیر استخر ملزم به اجرای گره کامل ارز دیجیتال است، که به آن «فول نود ماینر استخر» میگویند.
کلاینت سبک یا SPV
کلاینتهای سبک (Lightweight) که با نام “Simplified Payment Verification” یا «تایید پرداخت سادهشده» نیز شناخته میشوند، نودهایی هستند که از شبکه بیت کوین استفاده کرده، اما واقعا بهعنوان یک گره کامل این ارز دیجیتال عمل نمیکنند. به همین دلیل، کلاینتهای SPV بهخاطر عدم نگهداری یک کپی از بلاک چین و عدم مشارکت در فرآیند تایید و تصدیق تراکنشها، در حفاظت از شبکه نقشی ندارند.
به طور خلاصه، SPV روشی است که بدون نیاز به دانلود کل دادههای بلاکها، امکان بررسی قرار گرفتن تراکنشها در یک بلاک را برای یک کاربر مهیا میکند. از این رو، کلاینتهای SPV به اطلاعات تهیهشده توسط دیگر گرههای کامل (سوپر نودها) متکی هستند. کلاینتهای سبک بهعنوان یک نقطه ارتباطی عمل کرده و توسط بسیاری از کیف پولهای ارز دیجیتال مورد استفاده قرار میگیرند.
مستر نودها
مستر نودها تراکنشها را روی بلاک چین تایید و ثبت میکنند. آنها برخلاف انواع کامل، نمیتوانند هیچ بلاکی را به بلاک چین اضافه کنند. با این حال مستر نودها نیز میتوانند پاداشهای شبکه را بهدست آورند. همچنین مستر نودها، نقشی اساسی در برخی از مکانیزمهای حاکمیتی روی زنجیره ایفا میکنند.
نودهای استیکینگ
همانند نودهای ماینینگ، نودهای استیکینگ نیز تراکنشها را در سراسر شبکه بلاک چین تایید کرده و بدین وسیله از مکانیزم اجماع مورد استفاده در شبکه پشتیبانی میکنند. مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS)، تأییدکنندگان را قادر میسازد تا با اعتبارسنجی تراکنشها، پاداش کسب کنند. آنها برخلاف نودهای استخراج، به دستگاههای محاسباتی سنگین احتیاجی ندارند.
نودهای لایتنینگ
شبکه لایتنینگ مجموعهای از نودهای بیت کوین است که در راس بلاک چین این ارز دیجیتال قرار دارد. هدف شبکه لایتنینگ کاهش ازدحام در بلاک چین بیت کوین و کمک به انجام تراکنشهای سریعتر با کارمزد کمتر است. نودهای لایتنینگ دادههای تراکنش را از زنجیره اصلی بیت کوین میگیرند و آنها را قبل از بازگرداندن به زنجیره اصلی، اعتبارسنجی میکنند. بر این اساس، نودهای لایتنینگ بیت کوین تا حدودی باری که بر دوش سایر نودهای شبکه این ارز دیجیتال وجود دارد را سبکتر میکنند.
مقایسه کلاینت با نود ماینینگ
شایان ذکر است که اجرای یک فول نود مشابه اجرای یک گره ماینینگ کامل نیست. با اینکه ماینرها نیازمند سرمایه گذاری در نرمافزار و سختافزارهای استخراج گران هستند، اما هر کسی میتواند یک نود اعتبارسنجی کامل را اجرا کند.
پیش از اقدام به استخراج یک بلاک، یک ماینر باید تراکنشهای در انتظاری که پیشتر توسط گره های فول بلاک چین بهعنوان تراکنش معتبر پذیرش شدهاند را جمعآوری کند. در مرحله بعد، این ماینر یک بلاک کاندید (به همراه گروهی از تراکنشها) را ساخته و اقدام به استخراج آن بلاک میکند. اگر ماینری موفق به پیدا کردن یک جواب معتبر برای بلاک کاندید خود شود، آن را در شبکه پخش میکند تا دیگر فول نودها نیز اعتبار آن را تایید کنند. به همین دلیل، قوانین اجماع توسط شبکهای توزیعشده از گرههای اعتبارسنج و نه ماینرها تعیین و محافظت میشود.
نودهای بلاک چین و مکانیزمهای اجماع
مکانیزم اجماع یک پروتکل یا الگوریتم کامپیوتری است که نودها را قادر میسازد تا روی مقادیر دادهها و وضعیت یک شبکه با یکدیگر به توافق یا اجماع برسند.
این مکانیزم دربردارنده مجموعهای از متدولوژیها بوده که اعتماد و عدم تمرکز را در یک شبکه کامپیوتری تسهیل میکنند. عملکرد Nodeها در مکانیزمهای اجماع مختلف، با یکدیگر تفاوت دارد. دو مورد از رایجترین مکانیزمهای اجماع شامل اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) هستند.
مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW)
اولین مکانیزم اجماعی که در بلاک چینها مورد استفاده قرار گرفت، مکانیزم اثبات کار بود. نودهای استخراج بیت کوین از الگوریتم اجماع اثبات کار استفاده میکنند. مکانیزم اثبات کار برای صرف توان محاسباتی و رقابت برای حل کردن یک مسئله پیچیده ریاضیاتی، به نودهای استخراج نیاز دارد. هر استخراجکنندهای که این مسئله ریاضیاتی پیچیده را حل کند، این حق را به دست میآورد که یک بلاک جدید از تراکنشها را به بلاک چین اضافه کند و برای انجام این کار پاداش بگیرد.
مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS)
مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS) به تاییدکنندگانی نیاز دارد که وجوه را برای ایمنسازی شبکه قفل کنند. این تأییدکنندگان بر اساس مقدار داراییهایی که در شبکه سپردهگذاری کردهاند انتخاب میشوند. به عبارت دیگر توانایی نودها در تکمیل مسائل پیچیده ریاضی در این مکانیزم اهمیتی ندارد.
بر همین اساس، مکانیزم اجماع اثبات سهام، در مقایسه با مدل قبلی، به توان محاسباتی بسیار کمتری نیاز دارد. این مکانیزم یک گزینه جایگزین مقرون بهصرفه برای مکانیزم اجماع اثبات کار به حساب میآید. با این وجود نودهای فعال در مکانیزم اثبات سهام پاداش بلاک دریافت نمیکنند. بلکه آنها در ازای تعامل با شبکه، پاداشهای تراکنش و پاداشهای سهامداری دریافت خواهند کرد. لازم بهذکر که در حال حاضر تغییرات جدیدی روی مدل اثبات سهام در شبکههای مختلف بلاک چین اعمال شده است. ورژنهای جدید این مکانیزم در تلاش هستند تا ساختاری سریعتر و مقرون بهصرفهتر را برای بلاک چینها و نودهای ارز دیجیتال فراهم آورند.
سخن پایانی ؛ اهمیت نود شبکههای ارز دیجیتال در بلاک چین
نودها یک عنصر حیاتی در شبکههای بلاک چین بهحساب میآیند. آنها کمک میکنند تا اطمینان حاصل شود که کل شبکه به درستی کار کرده و همه کاربران از قوانین پیروی میکنند. اگر یک Node با انتشار اطلاعات نادرست بهطور مخرب یا غیر صادقانه عمل کند، بقیه شبکه میتوانند فورا آن را شناسایی کرده و از شبکه حذفش کنند.
علاوه بر این، نودها از حملات و «هزینههای مضاعف» جلوگیری میکنند. هزینههای مضاعف زمانی اتفاق میافتند که یک تراکنش تقلبی در تلاش برای فریب دادن شبکه، دائما تکرار شود. نودها به غیر متمرکز بودن شبکه کمک میکنند و به بلاک چین اجازه میدهند تا توسط افراد یا گروههای ناشناس اداره شود. همچنین، ایجاد انگیزههای اقتصادی بهمنظور افزایش دقت و رفتار صادقانه کاربران، بر عهده آنهاست است.
Nodeها از طریق استخراج و پاداشدهی، این انگیزههای مالی را فراهم میکنند. فعالیت به عنوان یک نود میتواند سود بالایی برای شما بههمراه داشته باشد، هرچند تهیه سخت افزار مناسب برای اجرای یک نود ارز دیجیتال، بودجه زیادی میطلبد، بهعلاوه اینکه باید هزینههای انرژی را نیز در نظر بگیرید. هزینههای انرژی بهطور چشمگیری در مناطق مختلف با یکدیگر متفاوت است. فارغ از اینها، اجرای یک گره ارز دیجیتال به دانش فنی عمیقی در حوزههای برنامه نویسی کامپیوتر و فناوری بلاک چین نیاز دارد. در این مقاله سعی کردیم شما را با مقوله Node ارز دیجیتال آشنا کنیم. همچنین در خصوص اجرای یک نود کامل بیت کوین به طور مفصل توضیح دادیم. امیدواریم این مطلب به افزایش درک شما از ساختار بلاک چینها کمک کرده باشد.
تهیه شده در بیت 24