Що таке нода в криптовалюті?

Криптовалюта — це втілена ідея про децентралізацію фінансів. Сатоші Накамото запропонував альтернативу традиційним фінансовим системам, вигадавши, як забезпечити перевірку і достовірність інформації в блокчейні Біткоїна. Але як він це зробив? Ключову роль у цьому зіграли ноди — найважливіші компоненти структури блокчейна. Що таке ноди в крипті? Які бувають види нод? Як запустити ноду? Про все це ми розповімо в нашій статті.

Нода — це будь-який комп’ютер, який є частиною блокчейн-мережі криптовалюти. У децентралізованій мережі ноди обмінюються інформацією про блоки і транзакції через P2P-протоколи. Залежно від типу, нода може зберігати як частину, так і всі дані блокчейна. Термін «нода» походить від латинського слова «nodus», що означає «вузол». Тому ноди часто називають вузлами.

Технічні особливості нод

Технічні особливості нод роблять їх центральним елементом екосистеми блокчейну. Кожна нода зберігає повну або часткову копію блокчейну і бере участь у процесі валідації та поширення транзакцій. Вони використовують складні алгоритми та криптографічні протоколи для забезпечення цілісності та безпеки даних, що робить блокчейн стійким до атак і маніпуляцій.

Основне завдання нод полягає в підтримці правдивій інформації в блокчейні. Блокчейн — це послідовність блоків, що містять дані про всі транзакції, коли-небудь виконані в мережі криптовалюти. Майнери збирають інформацію про транзакції в блоки, які потім додаються в блокчейн. Кожен блок містить хеш попереднього. Хеш — це унікальний цифровий відбиток попереднього блоку, який пов’язує блоки в блокчейні. Якщо дані в одному з блоків зміняться, це порушить цілісність усього ланцюжка. Щоб виявити таку проблему, ноди порівнюють дані блокчейну з інформацією інших вузлів мережі.

Кожна нода в блокчейні взаємодіє з іншими нодами через мережу peer-to-peer, що дає змогу синхронно оновлювати дані на всіх вузлах. Алгоритми консенсусу, такі як Proof-of-Work або Proof-of-Stake, визначають правила і порядок додавання нових блоків у ланцюжок.

Функції ноди в блокчейні

Ноди в блокчейні забезпечують зберігання і перевірку транзакцій, взаємодіючи одна з одною для поширення актуальної інформації. Основні функції нод включають:

1. Зберігання даних: Повні ноди зберігають повну копію блокчейну, забезпечуючи незмінність і доступність даних. Легкі ноди зберігають тільки частину даних, необхідну для перевірки поточних транзакцій, що знижує вимоги до ресурсів.
2. Валідація транзакцій: Ноди перевіряють справжність транзакцій, переконавшись, що вони відповідають правилам мережі. Це включає перевірку цифрових підписів і наявність достатніх коштів на рахунках відправників. Хешування створює TxID (TxID — це унікальний ідентифікатор транзакції), і гарантує його незмінність.
3. Синхронізація: Ноди передають інформацію про нові блоки й транзакції через P2P-протоколи, забезпечуючи швидке й ефективне передавання даних. Це допомагає підтримувати синхронізацію і цілісність блокчейну, а також підвищує стійкість мережі до атак і збоїв.
4. Підтримка консенсусу: Ноди беруть участь у досягненні консенсусу, як-от PoW або PoS, визначаючи, які блоки й транзакції вважаються дійсними. Вони запобігають подвійному витрачанню коштів і гарантують включення кожної транзакції в блокчейн тільки один раз.

Як ноди захищають блокчейн?

Ноди відіграють ключову роль у захисті блокчейну, забезпечуючи його децентралізацію і стійкість до атак. У децентралізованій мережі дані та процеси розподілені по безлічі нод, що робить її стійкою до злому. Для успішної атаки зловмиснику необхідно контролювати значну кількість нод, що практично неможливо і дорого. Ноди перевіряють транзакції на відповідність правилам консенсусу, запобігаючи подвійному витрачанню коштів, і захищають блокчейн від атак на кшталт «51%», за яких зловмисники намагаються отримати контроль над більш ніж половиною обчислювальної потужності мережі. Децентралізована структура і велика кількість нод роблять такі атаки практично неможливими для великих мереж. Ноди також забезпечують цілісність даних, синхронізуючи свої копії блокчейну, що дає змогу швидко виявляти та виправляти будь-які розбіжності.

Чим ноди відрізняються від централізованих систем?

У централізованих системах дані та управління зосереджені в одному або декількох центральних вузлах, що робить їх уразливими для атак і збоїв. Якщо центральний вузол виходить з ладу, вся система може припинити функціонувати. У блокчейні ноди розподілені по всьому світу, кожна зберігає копію даних і бере участь у валідації транзакцій, що підвищує стійкість і безпеку мережі.

Концентрація біткоїн-нод на карті світу. Джерело: bitnodes.io

Види нод

Повні ноди (Full nodes)

Повні ноди, спочатку створені для біткоїна, слугують фундаментом блокчейну і беруть участь у валідації транзакцій. Ноди Біткоїна підключені до мережі цілодобово. Вони повністю синхронізовані та зберігають повну копію всього блокчейну, включно з усіма транзакціями, які коли-небудь відбувалися. Чим більше повних нод, тим безпечніша мережа криптовалюти. Збільшення кількості таких вузлів ускладнює спотворення інформації та фальсифікацію транзакцій.

Полегшені ноди (Light nodes)

Полегшені ноди в криптовалюті (light nodes або SPV nodes, від Simplified Payment Verification) — це програмне забезпечення, яке під’єднується до повної ноди для отримання інформації про баланс рахунку і транзакції. Вона використовує повну ноду як шлюз до блокчейну, маючи необхідний функціонал для використання криптовалюти без великих обчислювальних потужностей. Легку ноду можна запустити навіть на мобільному пристрої, а синхронізація займає всього кілька секунд.

Урізані повні ноди (Pruned full nodes)

Урізані повні ноди дійсно являють собою повні ноди, які зберігають тільки частину історії блокчейну. Ці ноди спочатку завантажують і перевіряють увесь блокчейн, як звичайні повні ноди, але потім видаляють старі блоки, зберігаючи тільки останні дані, необхідні для підтримання актуальної інформації та верифікації нових транзакцій. Це дає змогу значно знизити вимоги до обсягу пам’яті, необхідного для роботи ноди водночас продовжуючи, забезпечувати безпеку і цілісність мережі.

Мастерноди (Masternodes)

Мастерноди (masternodes) — це спеціалізовані ноди в деяких блокчейн-мережах, які виконують додаткові функції, як-от миттєві транзакції (InstantSend), поліпшена анонімність (PrivateSend), і участь в управлінні мережею. Для запуску мастерноди потрібна значна застава в криптовалюті мережі, що підтверджує зацікавленість у її стабільності та безпеці. У нагороду за виконання цих функцій мастерноди отримують частину винагород за блоки. Приклади мереж із мастернодами включають Dash і PIVX.

Майнінг-ноди (Mining nodes)

Майнінг — це процес видобутку криптовалюти за допомогою обчислення складних математичних задач. Саме цим займаються майнінг-ноди. Вони беруть участь у створенні нових блоків і додаванні їх у блокчейн, підтверджуючи транзакції, необхідні для формування нових блоків. На відміну від звичайних нод, власники майнінгових вузлів отримують винагороду за свою роботу.

Для тих, хто не хоче або не може керувати власним обладнанням, існує хмарний майнінг. Це альтернатива, за якої користувачі орендують обчислювальні потужності у спеціалізованих провайдерів, що дає їм змогу брати участь у майнінгу без необхідності володіти та керувати власними майнінг-нодами.

Стейкінг-ноди (Staking nodes)

Стейкінг-ноди (staking nodes) працюють на алгоритмі Proof-of-Stake (PoS) і не потребують значних обчислювальних потужностей. Замість цього вони використовують закладені криптовалютні активи для вибору валідаторів блоків. Стейкінг-ноди перевіряють транзакції, створюють нові блоки, забезпечують безпеку мережі та беруть участь в управлінні, голосуючи за зміни в протоколі. PoS-мережі більш енергоефективні та стійкі до атак порівняно з мережами на основі Proof-of-Work (PoW).

Lightning-ноди

Lightning Network (LN) — це надбудова другого рівня для блокчейну біткойна, що являє собою мережу користувацьких платіжних каналів. Lightning-ноди, що працюють у цій системі, синхронізуються між собою і з основним блокчейном, перевіряючи тільки ті транзакції, які пов’язані з ними безпосередньо, що підвищує швидкість обробки.

Основні функції Lightning-нод:

• Відкриття каналів з іншими вузлами та депонування коштів у мультипідписних адресах.
• Передача платежів через інші ноди.
• Запис підсумкових балансів на основний блокчейн.
• Швидкі та низьковитратні транзакції поза основним блокчейном.

Lightning-ноди покращують масштабованість і ефективність криптовалютних мереж, даючи змогу проводити транзакції без перевантаження основного блокчейну.

Валідатори та оракули

Валідатори — це вузли в блокчейн-мережах, які перевіряють і підтверджують транзакції та блоки. У мережах з алгоритмом Proof-of-Stake (PoS) валідатори обираються на основі частки їхніх криптовалютних активів (стейка). Вони перевіряють транзакції, об’єднують їх у блоки та додають у блокчейн, отримуючи винагороду у вигляді нових монет і комісій.

Оракули — це системи, що надають зовнішні дані блокчейн-мережам для смартконтрактів. Вони збирають інформацію з різних джерел і передають її в блокчейн, забезпечуючи виконання смартконтрактів на основі зовнішніх подій. Децентралізовані оракули, такі як Chainlink, використовують кілька незалежних джерел для підвищення надійності даних.

Ноди повноважень

Ноди повноважень (Authority Nodes) — це вузли в блокчейн-мережах, що працюють на алгоритмі консенсусу Proof-of-Authority (PoA). Вони володіють спеціальними правами й відповідальностями, такими як валідація транзакцій і створення нових блоків. У мережах з алгоритмом PoA довірені вузли управляються відомими та перевіреними організаціями або індивідами, що забезпечує високу продуктивність і швидкі підтвердження транзакцій. Однак такий підхід знижує рівень децентралізації та робить мережу більш схильною до зовнішніх впливів.

Курс криптовалют впливає на інтерес до запуску та експлуатації нод. За високих курсів криптовалют майнінг-ноди стають більш прибутковими, оскільки винагорода за створення нових блоків зростає. Це стимулює більшу кількість учасників до встановлення та управління нодами. Стейкінг-ноди також стають привабливішими, оскільки дохід від стейкінгу безпосередньо пов’язаний з поточним курсом криптовалюти. Капіталізація криптовалют також впливає на економічну привабливість запуску та експлуатації нод. Високі показники роблять майнінг і стейкінг ноди більш прибутковими, залучаючи більше учасників до мережі.

Як підняти ноду?

Охочим запустити ноду необхідне стабільне інтернет-підключення. Запуск ноди в блокчейн-мережі може варіюватися залежно від конкретної криптовалюти й типу ноди. Нижче представлений загальний процес для підняття повної ноди:

1. Вибір обладнання та операційної системи: Переконайся, що у тебе є щонайменше 2 ГБ оперативної пам’яті та 200 ГБ вільного місця на диску. У більшості випадків достатньо комп’ютера з останньою версією Windows, Linux або macOS.
2. Завантаження та встановлення ПЗ: Використовуй крипто сайт розробника криптовалюти для завантаження офіційного програмного забезпечення ноди. Наприклад, для Біткоїн це Bitcoin Core, для Ethereum — Geth або Parity.
3. Синхронізація блокчейну: Після встановлення програмного забезпечення запусти його і почни синхронізацію з блокчейном. Цей процес може зайняти значний час, оскільки нода крипта повинна завантажити та перевірити всю історію транзакцій.
4. Налаштування: Залежно від ваших цілей і вимог мережі, налаштуйте файл конфігурації ноди криптовалют. Переконайся, що необхідні порти в брандмауері та роутері відкриті. Наприклад, для Bitcoin стандартний порт — 8333, для Ethereum — 30303.

Форки та зміна функцій ноди

Форки — це оновлення або зміни в протоколі блокчейну, які можуть змінити функції та поведінку нод. Існує хардфорк і софтфорк:

• Під час хардфорку відбуваються кардинальні зміни, через які мережа може розділитися на два незалежні ланцюжки, вимагаючи від користувачів оновити програмне забезпечення для роботи з новою мережею.

• Софтфорки, навпаки, вводять зміни, сумісні з попередніми версіями, даючи змогу поступово оновлювати мережу без її поділу.

Для нод це означає необхідність оновлення програмного забезпечення і, можливо, пересинхронізації з мережею, щоб продовжувати коректно функціонувати та підтримувати нові правила і функції. Форки дозволяють блокчейн-мережам розвиватися і впроваджувати поліпшення, але вимагають координації між розробниками та користувачами.

Як заробити на нодах?

Заробіток на нодах залежить від їхнього типу і блокчейн-мережі. Власники повних нод отримують транзакційні комісії, стейкінг-ноди в PoS-мережах заробляють відсотки від закладених активів, мастерноди пропонують регулярні виплати за виконання спеціальних функцій, а майнінг-ноди в PoW-мережах отримують винагороди за розв’язання математичних задач. Чистий прибуток залежить від витрат на обладнання, електроенергію та підтримку ноди.

Висновок

У цій статті ми розібрали, що таке ноди в криптовалюті та чому вони важливі. Підіб’ємо підсумки. Ноди — це ключові елементи блокчейн-мереж, що забезпечують їхню децентралізацію, безпеку і функціональність. Залежно від типу ноди крипта, вони можуть виконувати завдання з валідації транзакцій, створення нових блоків, управління платіжними каналами та участі в управлінні мережею. Власники нод можуть заробляти на транзакційних комісіях і винагородах за створення блоків, однак важливо враховувати витрати на обладнання та електроенергію. Ноди відіграють важливу роль у підтримці стійкості та ефективності блокчейн-мереж, роблячи їх надійними та масштабованими.