آشنایی با گره یا نودهای شبکه بلاک چین و انواع آن

شاید شما به تازگی وارد فضای کریپتو شده باشید و یا شاید با این حوزه آشنا باشید اما هنوز ندانید که نود چیست. در این مقاله همه اطلاعات ضروری در مورد نود های بلاک چین را متوجه خواهید شد و با نحوه کار آنها و نقشی که در شبکه یک کوین بازی می کنند، آشنا خواهید شد.

نودهای شبکه بلاک چین چیست؟

در ابتدا باید بدانیم که نودهای شبکه بلاک چین چیست. به طور کلی، به هر مشارکت کننده در شبکه یک کوین نود گفته می شود. نود انواع متفاوتی دارد اما هر کدام از آنها دارای ویژگی یکسانی هستند؛ برای میزبانی کردن یک نود و یا اتصال ساده به آن، سخت افزار خاصی مورد نیاز است.

فناوری بلاک چین ذاتا غیر متمرکز است که این عدم تمرکز یکی از ویژگی های مهم آن است و آن را تا این حد برای عموم جذاب کرده است. این فناوری بر اساس اصول شبکه همتا به همتا می باشد. در اکثر چنین شبکه هایی، سرور های اختصاصی وجود ندارند و تنها یک قدرت موجود نیست بلکه اجماع در میان کاربران حکمفرماست. از آنجا که همه این موارد برای امنیت و بی عیبی شبکه حیاتی هستند، عضو شدن در یک جامعه ارز دیجیتال معین، نه تنها مهیج بلکه دارای مسئولیت نیز می باشد.

به عنوان مثال در بیت کوین دو نوع نود وجود دارد. نود کامل (full node) که کپی بلاک چین را ذخیره می کند و امنیت و صحت داده ها را بر روی بلاک چین با اعتبارسنجی داده ها تضمین می کند. نوع دوم نود سبک (lightweight node) می باشد که به هر کاربر مشارکت کننده گفته می شود. این کاربران به منظور همزمان شدن با وضعیت فعلی شبکه باید به یک نود کامل متصل شوند تا قادر به مشارکت باشند.

اجماع در شبکه غیرمتمرکز

ممکن است متحیر باشید و فکر کنید که اصطلاح اجماع در جهان کریپتو به چه چیزی مربوط می شود. اصطلاح اجماع در فضای کریپتو به مجموعه قوانینی گفته می شود که یک شبکه بلاک چین بر مبنای آن عمل می کند و اعتبار اطلاعات نوشته شده در بلاک ها و یا کاری که انجام می‌شود را تایید می‌کند.

همچنان که قبلا گفته شد، ارزهای دیجیتال در یک شبکه غیرمتمرکز همتا به همتا فعالیت دارند. می توان تصور کرد که توافق بر سر موضوعی توسط گروه زیادی از افراد منجر به پیچیدگی هایی می شود. در اینجاست که الگوریتم های اجماع وارد عمل می شوند که رایج ترین آنها گواه اثبات کار (proof of work) و گواه اثبات سهام (proof of stake) می باشند. هر کدام از این الگوریتم ها را اگر برای یک کوین انتخاب کنیم، در یک عامل حیاتی مشترک هستند و آن اتکا بر نود های کامل برای اجرای قوانین و اعتبار بخشیدن به تراکنش ها می باشد. در حالی که اجماع باید توسط نوع معینی از نودها حاصل شود، زیبایی شبکه همتا به همتا در این است که هر کس می تواند به یک نود کامل تبدیل شود و بنابراین سطوح بالاتری از استقلال و عدم تمرکز فراهم آید.

قبلا مثالی در مورد بیت کوین داده شد که کاربران قادرند کل بلاک چین را رایگان دانلود کنند و بلاک ها را اعتبارسنجی کنند. بنابراین همزمان که نسخه های بیشتر و بیشتری از دفتر کل ایجاد می شود و برای ارجاع مورد استفاده قرار می گیرد، امنیت هم افزایش پیدا می کند. بیت کوین یکی از بالاترین سطوح غیرمتمرکز سازی را در مقایسه با EOS ارائه می دهد که در مورد EOS برای تبدیل شدن به اعتبارسنج لازم است از تعداد معینی از کاربران رای آورد و موقعیت های موجود محدود هستند. این امر راه را برای فساد و دستکاری در شبکه باز می کند.

رایج ترین تهدید برای بلاک چین حمله ۵۱ درصد می باشد که در آن حالت بیش از نصف قدرت شبکه در انحصار یک نهاد قرار می گیرد (ممکن است آن نهاد یک فرد و یا اجتماعی از کاربران باشد). این نهاد مشخص می تواند قوانین اجماع را تغییر دهد و این منجر به انحصار می شود و هر فردی مجبور خواهد بود که از قوانین جدید تبعیت کند یا پروژه را رها کند. در حالی که اجرای سخت گیرانه در عملکرد روزانه بلاک چین یک واقعیت است اما برای تکامل شبکه لازم است که نظرات مختلف در میان اعضای جامعه به رای گذاشته شود و به این ترتیب موفقیت بلند مدت فراهم می شود.

انواع نودهای شبکه بلاک چین

به طور خلاصه در نودهای شبکه بلاک چین دو نوع نود اصلی وجود دارد: نود کامل (full nodes) و نود سبک (light nodes). اصطلاح دیگری برای توصیف نود ها، کلاینت هایی است که عملکرد های کیف پول را عرضه می کنند. نود های کامل شامل یک کپی از تاریخچه بلاک چین هستند که شامل همه بلاک های ایجاد شده است. نود های سبک یا نود های تایید پرداخت ساده که به اختصار SPV نامیده می شوند، همگی کیف پول هایی هستند که فقط هدر بلاک ها را دانلود می کنند و در فضای هارد درایو برای کاربران صرفه جویی می کنند. اجازه دهید زیر مجموعه های مختلف را به تفصیل مورد بحث قرار دهیم.

نود های کامل

یکی از نودهای شبکه بلاک چین ، نود کامل یا فول نود می باشد. نود های کامل در یک شبکه متمرکز به عنوان سرور عمل می کنند. وظایف اصلی آنها شامل حفظ اجماع بین نود های دیگر و تایید تراکنش ها می باشد. آنها همچنین یک کپی از بلاک چین را ذخیره می کنند، بنابراین ایمن تر می شوند و عملکرد های سفارشی مانند ارسال آنی و تراکنش های خصوصی را مقدور می کنند.

زمانی که برای آینده یک شبکه تصمیم گیری می شود، این نود های کامل هستند که در مورد پیشنهاد ها رای می دهند و اگر بیش از ۵۱ درصد آنها توافق نکنند، پیشنهاد اجرا نخواهد شد. در بعضی از موارد این امر می تواند منجر به هارد فورک شود که در آن جامعه نمی توانند بر روی تغییر معینی توافق کنند و بنابراین راه خود را از هم جدا می کنند و دو زنجیره را ایجاد می کنند. معروف ترین مثال از این اتفاق همان فورک بیت کوین کش می باشد.

نود کامل تعدیل یافته

یکی از انواع نود کامل می باشد. ویژگی خاصی که در اینجا مطرح است، این است که این نود دانلود بلاک ها را از ابتدا شروع می کند و زمانی که به محدوده مشخصی برسد، قدیمی ترین بلاک ها را حذف می کند و فقط هدر ها و موقعیت زنجیره را باقی می گذارد. به عنوان مثال اگر محدوده اندازه ۵۵۰ مگابایت تعیین شود، همه بلاک های اخیر که می توانند با فضای هارد درایو متناسب شوند، ذخیره خواهند شد اما به منظور دستیابی به چنین حالتی، باید اول تمام بلاک چین مورد بررسی قرار بگیرد تا همه بلاک های قبلی اعتبار سنجی شوند. نود های تعدیل یافته به عنوان نود کامل تلقی می شوند و بنابراین می توانند تراکنش ها را تایید کنند و در اجماع درگیر شوند.

نود کامل آرشیوی

اکثر مردم وقتی از نود کامل صحبت می کنند، همین نود های کامل آرشیوی مد نظرشان است. آنها یک سرور را تجسم می کنند که میزبان کل بلاک چین در پایگاه داده اش می باشد. همچنان که قبلا گفته شد، وظیفه اصلی نود کامل حفظ اجماع و اعتبار سنجی بلاک ها می باشد. تفاوت نود تعدیل یافته و نود آرشیوی به مقدار فضایی بر می گردد که از هارد درایو سرور یا کامپیوتر شخصی شما اشغال می کنند. نود های آرشیوی را می توان به چندین زیر مجموعه تقسیم کرد؛ نود هایی که می توانند بلاک ها را به بلاک چین اضافه کنند و نود هایی که قادر به انجام این کار نیستند.

نود هایی که می توانند بلاک اضافه کنند

اجازه دهید با پوشش دادن مشارکت کنندگان اصلی در بلاک چین شروع کنیم یعنی نود هایی که می توانند به آن بلاک اضافه کنند. آنها بستگی به قوانین اجماعی دارند که در حال اجراست و حداقل یک نود کامل آرشیوی برای عملکرد لازم دارند.

ماینر ها (نود های استخراج)

ماینر ها در واقع نود هایی هستند که هدفشان اثبات به پایان رساندن کار مورد نیاز برای خلق یک بلاک است و این ماینر ها می توانند نود کامل و یا نود سبک باشند. به همین خاطر است که این اجماع گواه اثبات کار نامیده می شود. همچنان که قبلا اشاره شد، ماینر ها یا باید خودشان نود کامل آرشیوی باشند یا داده ها را از نود های کامل دیگر بر روی شبکه دریافت کنند تا وضعیت کنونی بلاک چین و پارامتر های لازم برای بلوک بعدی را بدانند.

مشارکت کنندگان در این فرآیند، مولفه های سخت افزاری مانند سی پی یو، کارت گرافیک یا دستگاه ASIC را مورد استفاده قرار می دهند تا یک مساله رمزنگاری را حل کنند. اولین فردی که این وظیفه را تکمیل کند، نتایج را به شبکه گزارش می دهد و بنابراین می تواند توسط نود های کامل تایید شود؛ زمانی که اجماع صورت گرفت، فرد مذکور این حق را خواهد داشت که یک بلاک به بلاک چین موجود اضافه کند. در عوض این کار، به ماینر ها یک پاداش از پیش مشخصی داده می شود و کارمزد تراکنش برای آن بلاک از آنها اخذ نمی شود. این مقدار پاداش تعیین شده coinbase یا یک تراکنش coinbase نامیده می شود. در نظر داشته باشید که این اولین تراکنش بلاک است و بدون کارمزد است زیرا خود ماینر آن را خلق کرده و در آن درگیر شده است.

سرمایه گذاران (stakers) یا نود های سرمایه گذار (staking nodes)

این نوع سرمایه گذاری را می توان با داشتن سپرده پول کلاسیک سنتی مقایسه کرد. در این حالت فرد کوین می خرد و آنها را نگه می دارد. این فرد در عوض مقداری سود به عنوان پاداش دریافت می کند. اگرچه مکانیسم گواه اثبات سهم سناریو های مختلفی دارد اما ویژگی اساسی این مکانیسم این است که بدست آوردن پول را می توان با شرکت کردن در یک قرعه کشی مقایسه کرد. این نوع سرمایه گذاری یک نوع بازی شانسی است که موانع کمی برای ورود به آن موجود است اما در مقایسه با ماینینگ قطعیت کمتری دارد و گاها گیج کننده نیز می باشد.

هدف نهایی این است که بر اساس یک سری قوانین از پیش تعیین شده و تا حدودی نیز بر اساس شانس تعیین شود که چه کسی بلاک بعدی را ایجاد خواهد کرد و پاداش دریافت می کند. عامل هایی که شانس فرد را برای دریافت پاداش بالا می برند شامل سن کوین (مدت زمانی که فرد مالک کوین ها بوده است)، تعداد کوین هایی که فرد دارد و نسبت این کوین ها با کوین های موجود در شبکه می شوند. در این نوع سرمایه گذاری (staking)، احتیاج به ماشین آلات گران قیمت نیست بلکه فرد باید تنها کیف پول کریپتو خود را همیشه باز نگه دارد که این کار با ابزاری مانند Raspberry Pi نیز می تواند انجام گیرد.

برای اینکه قادر به سرمایه گذاری باشید، لازم است که به یک نود آرشیوی کامل تبدیل شوید یعنی کیف پول هسته کوین مورد نظر را دانلود کنید و کل بلاک چین را بر روی ابزارتان نگه دارید. اگر مایل به تحقیق عمیق تر در باره این مفهوم هستید و یا می خواهید بدانید که کدام کوین ها برای سرمایه گذاری مناسب هستند، به وبسایت www.staking.com مراجعه کنید.

نود های قدرت (Authority Nodes)

همگی نود های بلاک چینی که تا این لحظه مورد بررسی قرار گرفته اند، قادرند به یک شبکه ملحق شوند و وظایفشان را بدون اینکه از کسی اجازه بگیرند، انجام دهند. این ماهیت غیر متمرکز اساس بلاک چین است. متاسفانه چند اشکال به نسبت این رویکرد وجود دارد و راه حل رفع کردن این اشکال ها، استفاده از سطوحی از تمرکز می باشد تا به مزایایی مانند افزایش سرعت دست یافت. در این حالت، الگوریتم های اجماع شامل گواه اثبات سهم نیابتی، Delegated Byzantine Fault Tolerance، گواه اثبات قدرت (Proof of Authority) و غیره می باشند.

شبکه هایی که از چنین الگوریتم هایی استفاده می کنند، لازم است که یک مقدار ثابت از نود های قدرت را تعیین کنند. اینکه این نود ها چه تعداد باشند و یا چه کسانی باشند با رای گیری توسط اجتماع تعیین می شود و یا تیم توسعه آن را تعریف می کند. وظیفه این نود ها مانند نود های کامل این است که به ایجاد و اعتبارسنجی بلاک ها بپردازند در حالی که همزمان با این کار، اطلاعات را نیز به کاربران داخل شبکه برسانند. همه مشارکت کنندگانی که به عنوان نود قدرت تعیین نشده اند به مدیریت نود های سبک خواهند پرداخت که این نود ها برای توانایی عملکرد بر روی بلاک چین متکی بر داده های گزارش شده هستند.

مسترنود ها (Masternodes)

مسترنود ها در مقایسه با نود های کامل خود قادر به اضافه کردن بلاک ها به بلاک چین نیستند. تنها هدف آنها این است که سابقه ای از تراکنش ها را نگه دارند و آنها را اعتبار سنجی کنند. خواه این افراد ماینر باشند و یا سرمایه گذار، آنها کسانی هستند که بلاک ها را بر روی بلاک چین می نویسند. یک مزیت دیگر مسترنود این است که فرد نه تنها به ایمن کردن شبکه کمک می کند بلکه برای سرویس هایی که ارائه می دهد، مقداری پاداش نیز دریافت می کند.

برای ایجاد یک مسترنود لازم است که فرد مقداری وجه را به عنوان وثیقه نگه دارد. این فرد باید همیشه آنلاین باشد و بهتر است بر روی یک سرور خصوصی مجازی کار میزبانی خود را انجام دهد. اگر دوست دارید بیشتر در مورد نحوه راه اندازی مسترنود خودتان و یا انتخاب کوین مناسب برای ایجاد مسترنود بدانید، به masternodes.com مراجعه کنید.

نود های سبک SPV

نوع دیگری از نود های بلاک چینی است که در عملکرد های روزانه کریپتو مورد استفاده قرار می گیرد. احتمالا قبلا نام این نود را شنیده باشید و به احتمال زیاد با تعریف کیف پول سبک آشنا هستید. این نوع نود ها که متکی بر نود های کامل هستند تا اطلاعات ضروری را دریافت کنند، با بلاک چین ارتباط برقرار می کنند. از آنجا که این نود ها یک کپی از زنجیره را ذخیره نمی کنند، آنها فقط به جستجوی وضعیت فعلی می پردازند تا بدانند که کدام بلاک آخر است و سپس تراکنش ها را برای پردازش انتقال می دهند. با در نظر گرفتن موارد بیان شده، واضح است که نود SPV به منابع زیادی نیاز ندارد اما امنیت را فدای راحتی و سهولت می کند.

نود های لایتنینگ (Lightning Nodes)

نود های لایتنینگ مفهوم خیلی جالبی است. آنها نه موانع نود های کامل را دارند و نه موانع نود های سبک را. ایده زیربنای آنها ایجاد یک ارتباط بین کاربران در خارج از بلاک چین می باشد. به این شیوه، بار روی شبکه تقلیل می یابد، زمان انتقال به طور برجسته ای کم می شود و قابلیت استفاده از کوین ها افزایش پیدا می کند. در شبکه لاتنینگ کارمزد تراکنش ها بسیار پایین است و به طور کلی تقریبا معادل 10 تا 20 ساتوشی می باشد.

شیوه کار آن به این صورت است که یک کانال پرداختی مجزا بین طرفین باز می کند. به عنوان مثال یک مغازه شیرینی پزی و فردی بنام باب را در نظر بگیرید. باب و این مغازه یک جعبه امن برای نگهداری پول ها را درست می کنند (آدرس چند امضایی) و هر دوی آنها کلید این جعبه را دارند. باب پول خود را در آن جعبه قرار می دهد و از آن برای خرید شیرینی از مغازه استفاده می کند. هر تراکنش توسط طرفین مورد توافق قرار می گیرد و به صورت فوری انجام می شود. زمانی که او به اندازه کافی شیرینی خریده باشد و یا پولش تمام شده باشد، او یا مغازه می توانند به این ارتباط خاتمه دهند. شبکه لاتنینگ هم مانند این مثال عمل می کند.

در این شیوه، به جای انتظار برای تایید هر تراکنش و پر کردن شبکه با داده های اضافی، طرفین می توانند با همدیگر معامله کنند و بار بلاک چین را کم کنند. علاوه بر این، اگر فرد دیگری بخواهد که با همان طرف معامله کند، شبکه لاتنینگ در جستجوی مسیری با کمترین تعداد واسطه و پایین ترین کارمزد های انتقال می باشد، بنابراین زمان انتظار کاهش پیدا می کند.

بعد از فورک چه اتفاقی برای یک نود خواهد افتاد؟

تا اینجا با انواع نودهای شبکه بلاک چین و عملکرد آنها آشنا شدیم. حال باید بدانیم که این نود ها چگونه به اجماع و فورک ها مربوط می شوند. قبلا بیان شد که اگر حداقل توافق ۵۱ درصد بین نود های کامل ایجاد نشود، تغییر پیشنهادی شبکه رد خواهد شد. اما اگر هنوز افراد زیادی از جامعه آن کوین بخواهند که تغییر پیشنهادی را بپذیرند، چه اتفاقی روی خواهد داد؟ در اینجاست که فورک ها مطرح می شوند. در این حالت، یک توسعه دهنده تصمیم به ایجاد کلاینت جدیدی می گیرد که از کد منبع کوین استفاده می کند و تغییر پیشنهادی را اعمال می کند. کاربرانی که مایلند در آن مسیر پیش روند، نسخه جدید را دانلود می کنند و تصمیم می گیرند که از زنجیره فورک یافته پشتیبانی کنند.

هارد فورک (hard fork)

به طور خلاصه، هارد فورک تغییری در الگوریتم اجماع شبکه است. هر گونه تغییری که با نسخه قبلی کلاینت سازگار نباشد، هارد فورک نامیده می شود. وقتی که پارامتر های اجماع در اثر هارد فورک تغییر کنند، احتمال تغییر پاداش بلاک، زمان بلاک، انتقال از گواه اثبات کار به گواه اثبات سهم، پیاده سازی مسترنود ها و غیره می رود.

زمانی که هارد فورک راه اندازی شد، هر نود در شبکه که خودش را با نسخه جدید نرم افزار آپدیت نکرده باشد، از طریق اجماع رد خواهد شد. معمولا به همین دلیل است که توسعه دهنده ها و جامعه ها از تغییرات عمده اجتناب می کنند زیرا افرادی از قافله خارج خواهند شد و مرحله انتقال ممکن است امنیت شبکه را به خطر بیاندازد.

سافت فورک (soft fork)

روش دیگری برای معرفی تغییرات به شبکه، سافت فورک می باشد. در این حالت بر عکس هارد فورک، قانونی اجباری برای کاربران موجود نیست که نود های خود را به روز رسانی کنند. یک مثال از سافت فورک اضافه کردن ویژگی Segregated Witness به بیت کوین می باشد. تا به امروز، تراکنش ها بر روی شبکه بیت کوین چه با حضور این ویژگی و چه بدون حضور آن قابل انجام است. زمانی که 95 درصد از کلاینت های شبکه به نسخه پشتیبان SegWit به روز رسانی شوند، اجماع به طور خودکار تغییر می کند و تراکنش های قدیمی فاقد آن را رد خواهد کرد. در این حالت، انتقال نرم تر است و کاربران را مجبور نمی کند که فورا به روز رسانی انجام دهند.

سرور های خصوصی مجازی (VPS) و کاربرد آنها در نودهای شبکه بلاک چین

استفاده از VPS بستگی به نظر خودتان دارد. اگر تصمیم دارید که یک مسترنود را مدیریت کنید یا یک نود لایتنینگ و یا نود سرمایه گذاری را مدیریت کنید، VPS می تواند سودمند باشد زیرا کارمزد کمی را در عوض محافظت در برابر حملات DDoS پرداخت می کنید. در این حالت لازم نیست هیچ سخت افزار خاصی داشته باشید و یا در مورد قابلیت های پهنای باندتان نگرانی داشته باشید.

از طرف دیگر در صورتی که اقدامات امنیتی کامل را به عمل نیاورید، با ریسک هک شدن سرور و دزدیده شدن وجوه خود مواجه خواهید شد که البته این زمانی اتفاق می افتد که کوین های خود را در آن کیف پول ها نگه داشته باشید. اینها مواردی کلی هستند و برای تصمیم در مورد استفاده و یا عدم استفاده از VPS باید بیشتر تحقیق کنید.

سوالاتی که معمولا در خصوص نودهای شبکه بلاک چین پرسیده می شوند:

۱- چرا باید یک نود کامل را میزبانی کرد؟

اگر شما مشتاق به پشتیبانی از شبکه یک کوین خاص هستید و یا صرفا برای دریافت اطلاعات خود مایل نیستید که متکی بر یک نود کامل باشید، شما می توانید نود کامل خود را میزبانی کنید و یک کپی از بلاک چین را ذخیره کنید. اگرچه این کار ایمن تر است اما زمان بیشتری نیز می گیرد.

۲- آیا مسترنود از نود کامل بهتر است؟

مسترنود ها و نود های کامل همچنان که در مقاله نیز بحث شد، عملکرد مشابهی دارند. اگر هدف شما کسب سود است، راه اندازی مسترنود مناسب شماست.

۳- آیا می توان از میزبانی یک نود بلاک چینی سود کرد؟

بله اما بستگی به نوع نود دارد. در مورد مسترنود ها، به شما در عوض سرویس هایتان پول پرداخت می شود اما باید به سرمایه اولیه ای که برای ایجاد مسترنود لازم دارید نیز توجه کنید. گزینه دیگری برای کسب سود، نود سرمایه گذاری می باشد که برای شما یک درآمد خودکار به همراه خواهد داشت.

۴- بر روی یک ابزار مجزا چه تعداد نود را می توان مدیریت کرد؟

بستگی به قابلیت های سخت افزار شما دارد. ممکن است تنها یک نمونه از کیف پول به طور همزمان مدیریت شود که در این حالت لازم است از ماشین های مجازی (virtual machines) استفاده کنید. اگر تصمیم به استفاده از VPS بگیرید، باید مطمئن شوید که بیش از 80 تا 85 درصد منابع موجود را مورد استفاده قرار ندهید چون ممکن است با حذف، محدودیت و اقدامات دیگری از جانب فراهم کننده VPS مواجه شوید.

منبع: میهن بلاکچین