Что такое нода в криптовалюте?

Криптовалюта — это воплощенная идея о децентрализации финансов. Сатоши Накамото предложил альтернативу традиционным финансовым системам, придумав, как обеспечить проверку и достоверность информации в блокчейне Биткоина. Но как он это сделал? Ключевую роль в этом сыграли ноды — важнейшие компоненты структуры блокчейна. Что такое ноды в крипте? Какие бывают виды нод? Как запустить ноду? Обо всем этом мы расскажем в нашей статье.

Нода — это любой компьютер, являющийся частью блокчейн-сети криптовалюты. В децентрализованной сети ноды обмениваются информацией о блоках и транзакциях через P2P-протоколы. В зависимости от типа, нода может хранить как часть, так и все данные блокчейна. Термин «нода» происходит от латинского слова «nodus», что означает «узел». Поэтому ноды часто называют узлами.

Технические особенности нод

Технические особенности нод делают их центральным элементом экосистемы блокчейна. Каждая нода хранит полную или частичную копию блокчейна и участвует в процессе валидации и распространения транзакций. Они используют сложные алгоритмы и криптографические протоколы для обеспечения целостности и безопасности данных, что делает блокчейн устойчивым к атакам и манипуляциям.

Основная задача нод заключается в поддержании достоверной информации в блокчейне. Блокчейн — это последовательность блоков, содержащих данные обо всех транзакциях, когда-либо выполненных в сети криптовалюты. Майнеры собирают информацию о транзакциях в блоки, которые затем добавляются в блокчейн. Каждый блок включает хеш предыдущего. Хэш — это уникальный цифровой отпечаток предыдущего блока, который связывает блоки в блокчейне. Если данные в одном из блоков изменятся, это нарушит целостность всей цепочки. Чтобы обнаружить такую проблему, ноды сравнивают данные блокчейна с информацией других узлов сети.

Каждая нода в блокчейне взаимодействует с другими нодами через сеть peer-to-peer, что позволяет синхронно обновлять данные на всех узлах. Алгоритмы консенсуса, такие как Proof-of-Work или Proof-of-Stake, определяют правила и порядок добавления новых блоков в цепочку.

Функции ноды в блокчейне

Ноды в блокчейне обеспечивают хранение и проверку транзакций, взаимодействуя друг с другом для распространения актуальной информации. Основные функции нод включают:

1. Хранение данных: Полные ноды хранят полную копию блокчейна, обеспечивая неизменность и доступность данных. Легкие ноды хранят только часть данных, необходимую для проверки текущих транзакций, что снижает требования к ресурсам.
2. Валидация транзакций: Ноды проверяют подлинность транзакций, убедившись, что они соответствуют правилам сети. Это включает проверку цифровых подписей и наличие достаточных средств на счетах отправителей. Хеширование создает TxID (TxID — это уникальный идентификатор транзакции), и гарантирует его неизменность.
3. Синхронизация: Ноды передают информацию о новых блоках и транзакциях через P2P-протоколы, обеспечивая быструю и эффективную передачу данных. Это помогает поддерживать синхронизацию и целостность блокчейна, а также повышает устойчивость сети к атакам и сбоям.
4. Поддержка консенсуса: Ноды участвуют в достижении консенсуса, таких как PoW или PoS, определяя, какие блоки и транзакции считаются действительными. Они предотвращают двойное расходование средств и гарантируют включение каждой транзакции в блокчейн только один раз.

Как ноды защищают блокчейн?

Ноды играют ключевую роль в защите блокчейна, обеспечивая его децентрализацию и устойчивость к атакам. В децентрализованной сети данные и процессы распределены по множеству нод, что делает её устойчивой к взлому. Для успешной атаки злоумышленнику необходимо контролировать значительное количество нод, что практически невозможно и дорого. Ноды проверяют транзакции на соответствие правилам консенсуса, предотвращая двойное расходование средств, и защищают блокчейн от атак типа «51%», при которых злоумышленники пытаются получить контроль над более чем половиной вычислительной мощности сети. Децентрализованная структура и большое количество нод делают такие атаки практически невозможными для крупных сетей. Ноды также обеспечивают целостность данных, синхронизируя свои копии блокчейна, что позволяет быстро обнаруживать и исправлять любые расхождения.

Чем ноды отличаются от централизованных систем?

В централизованных системах данные и управление сосредоточены в одном или нескольких центральных узлах, что делает их уязвимыми для атак и сбоев. Если центральный узел выходит из строя, вся система может прекратить функционировать. В блокчейне ноды распределены по всему миру, каждая хранит копию данных и участвует в валидации транзакций, что повышает устойчивость и безопасность сети.

Концентрация биткоин-нод на карте мира. Источник: bitnodes.io

Виды нод

Полные ноды (Full nodes)

Полные ноды, изначально созданные для Биткоина, служат фундаментом блокчейна и участвуют в валидации транзакций. Ноды Биткоина подключены к сети круглые сутки. Они полностью синхронизированы и хранят полную копию всего блокчейна, включая все транзакции, которые когда-либо происходили. Чем больше полных нод, тем безопаснее сеть криптовалюты. Увеличение числа таких узлов затрудняет искажение информации и фальсификацию транзакций.

Облегченные ноды (Light nodes)

Облегченные ноды в криптовалюте (light nodes или SPV nodes, от Simplified Payment Verification) — это программное обеспечение, которое подключается к полной ноде для получения информации о балансе счета и транзакциях. Она использует полную ноду как шлюз к блокчейну, обладая необходимым функционалом для использования криптовалюты без больших вычислительных мощностей. Легкую ноду можно запустить даже на мобильном устройстве, а синхронизация занимает всего несколько секунд.

Урезанные полные ноды (Pruned full nodes)

Урезанные полные ноды действительно представляют собой полные ноды, которые хранят только часть истории блокчейна. Эти ноды сначала загружают и проверяют весь блокчейн, как обычные полные ноды, но затем удаляют старые блоки, сохраняя только последние данные, необходимые для поддержания актуальной информации и верификации новых транзакций. Это позволяет значительно снизить требования к объему памяти, необходимому для работы ноды, при этом, продолжая, обеспечивать безопасность и целостность сети.

Мастерноды (Masternodes)

Мастерноды (masternodes) — это специализированные ноды в некоторых блокчейн-сетях, которые выполняют дополнительные функции, такие как мгновенные транзакции (InstantSend), улучшенная анонимность (PrivateSend), и участие в управлении сетью. Для запуска мастерноды требуется значительный залог в криптовалюте сети, что подтверждает заинтересованность в её стабильности и безопасности. В награду за выполнение этих функций мастерноды получают часть вознаграждений за блоки. Примеры сетей с мастернодами включают Dash и PIVX.

Майнинг-ноды (Mining nodes)

Майнинг — это процесс добычи криптовалюты с помощью вычисления сложных математических задач. Именно этим занимаются майнинг-ноды. Они участвуют в создании новых блоков и добавлении их в блокчейн, подтверждая транзакции, необходимые для формирования новых блоков. В отличие от обычных нод, владельцы майнинговых узлов получают вознаграждение за свою работу.

Для тех, кто не хочет или не может управлять собственным оборудованием, существует облачный майнинг. Это альтернатива, при которой пользователи арендуют вычислительные мощности у специализированных провайдеров, что позволяет им участвовать в майнинге без необходимости владеть и управлять собственными майнинг-нодами.

Стейкинг-ноды (Staking nodes)

Стейкинг-ноды (staking nodes) работают на алгоритме Proof-of-Stake (PoS) и не требуют значительных вычислительных мощностей. Вместо этого они используют заложенные криптовалютные активы для выбора валидаторов блоков. Стейкинг-ноды проверяют транзакции, создают новые блоки, обеспечивают безопасность сети и участвуют в управлении, голосуя за изменения в протоколе. PoS-сети более энергоэффективны и устойчивы к атакам по сравнению с сетями на основе Proof-of-Work (PoW).

Lightning-ноды

Lightning Network (LN) — это надстройка второго уровня для блокчейна биткоина, представляющая собой сеть пользовательских платежных каналов. Lightning-ноды, работающие в этой системе, синхронизируются между собой и с основным блокчейном, проверяя только те транзакции, которые связаны с ними напрямую, что повышает скорость обработки.

Основные функции Lightning-нод:

• Открытие каналов с другими узлами и депонирование средств в мультиподписных адресах.
• Передача платежей через другие ноды.
• Запись итоговых балансов на основной блокчейн.
• Быстрые и низкозатратные транзакции вне основного блокчейна.

Lightning-ноды улучшают масштабируемость и эффективность криптовалютных сетей, позволяя проводить транзакции без перегрузки основного блокчейна.

Валидаторы и оракулы

Валидаторы — это узлы в блокчейн-сетях, которые проверяют и подтверждают транзакции и блоки. В сетях с алгоритмом Proof-of-Stake (PoS) валидаторы выбираются на основе доли их криптовалютных активов (стейка). Они проверяют транзакции, объединяют их в блоки и добавляют в блокчейн, получая вознаграждение в виде новых монет и комиссий.

Оракулы — это системы, предоставляющие внешние данные блокчейн-сетям для смарт-контрактов. Они собирают информацию из различных источников и передают её в блокчейн, обеспечивая выполнение смарт-контрактов на основе внешних событий. Децентрализованные оракулы, такие как Chainlink, используют несколько независимых источников для повышения надежности данных.

Ноды полномочий

Ноды полномочий (Authority Nodes) — это узлы в блокчейн-сетях, работающие на алгоритме консенсуса Proof-of-Authority (PoA). Они обладают специальными правами и ответственностями, такими как валидация транзакций и создание новых блоков. В сетях с алгоритмом PoA доверенные узлы управляются известными и проверенными организациями или индивидами, что обеспечивает высокую производительность и быстрые подтверждения транзакций. Однако такой подход снижает уровень децентрализации и делает сеть более подверженной внешним влияниям.

Курс криптовалют оказывает влияние на интерес к запуску и эксплуатации нод. При высоких курсах криптовалют майнинг-ноды становятся более прибыльными, так как вознаграждение за создание новых блоков возрастает. Это стимулирует большее количество участников к установке и управлению нодами. Стейкинг-ноды также становятся более привлекательными, так как доход от стейкинга напрямую связан с текущим курсом криптовалюты. Капитализация криптовалют также влияет на экономическую привлекательность запуска и эксплуатации нод. Высокие показатели делают майнинг и стейкинг ноды более прибыльными, привлекая больше участников к сети.

Как поднять ноду?

Желающим запустить ноду необходимо стабильное интернет подключение. Запуск ноды в блокчейн-сети может варьироваться в зависимости от конкретной криптовалюты и типа ноды. Ниже представлен общий процесс для поднятия полной ноды:

1. Выбор оборудования и операционной системы: Убедись, что у тебя есть как минимум 2 ГБ оперативной памяти и 200 ГБ свободного места на диске. В большинстве случаев достаточно компьютера с последней версией Windows, Linux или macOS.
2. Загрузка и установка ПО: Используй крипто сайт разработчика криптовалюты для загрузки официального программного обеспечения ноды. Например, для Биткоин это Bitcoin Core, для Ethereum — Geth или Parity.
3. Синхронизация блокчейна: После установки программного обеспечения запусти его и начни синхронизацию с блокчейном. Этот процесс может занять значительное время, так как нода должна загрузить и проверить всю историю транзакций.
4. Настройка: В зависимости от ваших целей и требований сети, настройте файл конфигурации ноды криптовалют. Убедись, что необходимые порты в брандмауэре и роутере открыты. Например, для Bitcoin стандартный порт — 8333, для Ethereum — 30303.

Форки и изменение функций ноды

Форки — это обновления или изменения в протоколе блокчейна, которые могут изменить функции и поведение нод. Существует хардфорк и софтфорк:

• При хардфорке происходят кардинальные изменения, из-за которых сеть может разделиться на две независимые цепочки, требуя от пользователей обновить программное обеспечение для работы с новой сетью.

• Софтфорки, напротив, вводят изменения, совместимые с предыдущими версиями, позволяя постепенно обновлять сеть без её разделения.

Для нод это означает необходимость обновления программного обеспечения и, возможно, пересинхронизации с сетью, чтобы продолжать корректно функционировать и поддерживать новые правила и функции. Форки позволяют блокчейн-сетям развиваться и внедрять улучшения, но требуют координации между разработчиками и пользователями.

Как заработать на нодах?

Заработок на нодах зависит от их типа и блокчейн-сети. Владельцы полных нод получают транзакционные комиссии, стейкинг-ноды в PoS-сетях зарабатывают проценты от заложенных активов, мастерноды предлагают регулярные выплаты за выполнение специальных функций, а майнинг-ноды в PoW-сетях получают вознаграждения за решение математических задач. Чистая прибыль зависит от затрат на оборудование, электроэнергию и поддержание ноды.

Вывод

В этой статье мы разобрали, что такое ноды в криптовалюте и почему они важны. Подведем итоги. Ноды в крипте являются ключевыми элементами блокчейн-сетей, обеспечивающими их децентрализацию, безопасность и функциональность. В зависимости от типа ноды, они могут выполнять задачи по валидации транзакций, созданию новых блоков, управлению платежными каналами и участию в управлении сетью. Владельцы нод могут зарабатывать на транзакционных комиссиях и вознаграждениях за создание блоков, однако важно учитывать затраты на оборудование и электроэнергию. Ноды играют важную роль в поддержании устойчивости и эффективности блокчейн-сетей, делая их надежными и масштабируемыми.