نود یا گره (node) در شبکه بلاک چین

اگر در مورد فناوری های بلاک چین و ارزهای رمزپایه اطلاعات هر چند مختصری داشته باشید، به احتمال زیاد با موضوع استخراج یا ماینینگ ارز دیجیتال نیز آشنا هستید. در این مطلب به یکی از مهمترین عناصر موثر در بلاک چین و فرایند ماینینگ، یعنی نود ها می پردازیم. نود ها نقش اساسی را در بلاک چین ایفا می کنند و باعث حفظ امنیت شبکه بلاک چین و غیرمتمرکز بودن آن می شود. در ادامه با بررسی کامل این مفهوم و کاربرد آن با ما همراه باشید.

نود یا گره در شبکه یعنی چه؟

نود عموماً نقطه تلاقی یا اتصال در شبکه های ارتباطی و مخابراتی است. نود همچنین ممکن است به معنای هر سیستم یا دستگاه فیزیکی باشد که به یک شبکه متصل است و می تواند عملکردهای خاصی مانند ایجاد، دریافت یا ارسال اطلاعات از طریق یک کانال ارتباطی را اجرا کند. توضیح یک نود بسته به لایه پروتکل مورد ارجاع متفاوت است.

به عنوان مثال، یک شبکه هاست (میزبان) اساسی ممکن است از یک سرور ، دو لپ تاپ و یک دستگاه فکس تشکیل شده باشد. در این حالت ، شبکه دارای چهار گره یا نود است که هرکدام مجهز به آدرس MAC منحصر به فرد هستند تا سیستم بتواند آنها را شناسایی کند.

مشهورترین کاربرد اصطلاح “گره” در فضای بلاک چین دیده می شود. در این راهنما، ما جزئیات بیشتری از گره ها را توضیح خواهیم داد، از جمله انواع مختلف گره های بلاک چین که امروزه استفاده می شود.

نود در بلاک چین چیست؟

نود های بلاک چین به افراد داخل شبکه و دستگاه های آنها اشاره دارند که برای نگهداری کپی از دفتر توزیع شده و به عنوان نقاط ارتباطی که عملکردهای اساسی مختلف شبکه را اجرا میکنند، تعیین شده اند.

هدف اصلی نود بلاک چین، تایید اعتبار هر دسته از معاملات شبکه موفق است که بلاک نامیده می شوند. هر گره دارای شناسه منحصر به فردی است که به دستگاه خود متصل است و به شما امکان می دهد از سایر شبکه ها متمایز شود.

هر دستگاهی که به بلاک چین  متصل باشد می تواند به عنوان نود طبقه بندی شود و نمونه های آن شامل: سرورها، رایانه ها، لپ تاپ ها، کیف پول های آنلاین یا دسکتاپ و تلفن های همراه است. همه گره ها به نوعی به بلاک چین متصل هستند و با جدیدترین اطلاعاتی که به بلاک چین اضافه می شوند، دائماً یکدیگر را به روز می کنند.

گره ها جزء مهمی برای زیرساخت های بلاک چین هستند. نقش اصلی گره ها اطمینان از معتبر بودن، امن بودن و دسترسی اشخاص مجاز به داده های نگهداری شده در بلاک چین است.

نحوه عملکرد نود ها در بلاک چین چگونه است؟

هدف نود ها حفظ اطمینان داده های ذخیره شده در بلاک چین است. هر چه گره های یک بلاک چین بیشتر باشد، غیرمتمرکز تر می شود و بنابراین در برابر تهدیداتی مانند خرابی یا قطع کلی سیستم مقاوم می شود.

وقتی قطعه جدیدی از داده (بلاک) به بلاک چین اضافه می شود، یک گره بلوک را به گره های دیگر شبکه منتقل می کند. بر اساس اعتبار بلاک جدید و نوع گره، نود های کامل می توانند بلوک را رد یا قبول کنند. هنگامی که یک بلوک جدید توسط گره پذیرفته شد، اطلاعات در بالای بلوک های قبلی ذخیره و نگهداری می شود.

به طور خلاصه نقش یک گره به شرح زیر است:

• اعتبارسنجی یک بلوک جدید را انجام دهد.
• تاریخچه معاملات یک بلوک را ذخیره و نگهداری کند.
• سایر گره های موجود در بلاک چین را به روز کند تا اطمینان حاصل شود که همه گره های موجود در بلاک چین آخرین اطلاعات را دارند.

به عنوان مثال در یک بلاک چین با مدل اثبات کار (PoW) نود های ماینری وجود دارند که وظیفه آنها به این شرح است:

• وظیفه نود این است که یک معمای ریاضی را حل کند، معاملات را در یک بلوک قرار دهد و اطلاعات را به گره های دیگر بلاک چین ارسال کند.
• نودها، بلوکی را که دارای امضای معتبری باشد و قانونی به نظر برسد، می پذیرند یا در غیر این صورت آن را رد می کنند.
• مرحله آخر این است که گره ها نسخه به روز شده دفتر توزیع شده خود را با هر گره دیگر به اشتراک می گذارند، که به همه اجازه می دهد یک نسخه یکسان از بلاک چین را در مدت زمان کوتاه دریافت کنند.

با این حال، فقط “نود های کامل” لازم است که تمام تراکنش های بلاک چین را در دستگاه های خود نگه دارند. این نوع گره ها وظیفه تأیید بلوک ها و تراکنش ها را دارند. از طرف دیگر، نود های سبک دارای حداقل فضای ذخیره سازی هستند زیرا برای تایید تراکنش ها فقط باید آخرین بلوک را بارگیری کنند. 

در بخش بعدی به بررسی کامل انواع نود ها در شبکه می پردازیم.

انواع نود در بلاک چین

نود ها معمولاً به سه دسته گره های کامل، گره های سبک و گره های ماینر طبقه بندی می شوند. گره های کامل شامل یک کپی از کل تاریخچه بلاک چین شامل شرح معاملات، تاریخ و زمان همه بلوک های ایجاد شده است. به عنوان مثال ، یک گره کامل بیت کوین میزبان تمام اطلاعات مربوط به هر معامله از زمان شروع شبکه بیت کوین تا به امروز است.

به صورت خلاصه می توان گفت:

• نود کامل: تمام تراکنش های بلاک چین را در دستگاه خود نگهداری می کند.
• نود سبک: فقط تراکنش های آخرین بلاک اضافه شده به بلاک چین را بارگیری می کند.
• نود ماینر: فعالیت های مرتبط با استخراج رمز ارز و دریافت کارمزد را انجام می دهد.

نود های کامل

یک گره کامل تمام اطلاعات موجود در بلاک چین را ذخیره می کند و در سرتاسر شبکه های بلاک چین غیرمتمرکز یک سرور اصلی را ایفا می کند. هر بلوک در یک بلاک چین توسط تمام گره های کامل یک شبکه تأیید ، تأیید اعتبار و ذخیره می شود.

برای مثال در تصویر بالا، ما یک شبکه بلاک چین معمولی را نشان داده ایم که به شش نود کامل متصل شده است. هر گره کامل یک کپی از تمام تراکنش های بلاک چین را ذخیره می کند، به این معنی که گره های کامل حجم زیادی از داده ها را می توانند ذخیره کنند. به همین دلیل ، آنها به قدرت و انرژی محاسباتی پیشرفته تری نیاز دارند و بنابراین گران هستند. تخمین زده شده است که شبکه بیت کوین بیش از 10 هزار گره کامل فعال دارد.

نود های کامل برای امنیت و اعتبار کلی شبکه بلاک چین ضروری هستند و مسئولیت های مشخصی دارند که آنها را از سایر گره ها متمایز می کند. دو ویژگی متمایز کننده اصلی عبارتند از:

• اعتبار سنجی امضاهای دیجیتالی در هر معامله بلوک: هنگامی که بلاک جدیدی به بلاک چین اضافه می شود ، یک گره کامل هر امضای دیجیتال را برای تأیید اعتبار معامله بررسی می کند. امضای دیجیتالی معمولاً کلید خصوصی است که فرستنده معامله برای امضای هر معامله از آن استفاده می کند.
• تصمیم گیری اصلی قوانین اجماع: نود های کامل از اختیارات و تصمیم گیری برای رد معاملات یا بلاک های جدید برخوردار هستند.

گره های کامل غالباً توسط داوطلبان یا ذینفعان مرتبط اداره می شوند که نود های کاملی را برای تمرکززدایی بیشتر در بلاک چین ها ایجاد می کنند. اجرای کامل گره ها به کاربران اجازه می دهد تا معاملات ورودی را اعتبار سنجی کنند. برخلاف نود های ماینر، کاربرانی که گره های کامل روی بلاک چین های معروف (مانند بیت کوین) را اداره می کنند، برای این کار پاداشی دریافت نمی کنند.

نود های سبک 

گره های سبک هدفی مشابه گره های کامل دارند، با این تفاوت که به جای داشتن سابقه کامل بلاک چین، آنها معمولاً دارای یک هدر (Header) از بلوک هستند که به دنبال پشتیبانی و پرسش از اعتبار تراکنش های قبلی است. هدر بلوک خلاصه ای دقیق از یک بلوک خاص است و شامل اطلاعات مربوط به بلوک قبلی است که به آن متصل است. اطلاعات ذخیره شده در هدر بلوک شامل: تاریخ و زمان بلوک و یک شماره شناسایی منحصر به فرد است که همچنین به عنوان نانس (nonce) نیز شناخته می شود.

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، گره های سبک به گره های کامل متصل می شوند (که معمولاً به آنها گره های اصلی گفته می شود) و برخلاف گره های کامل، گره های سبک کپی سابقه بلاک چین را به طور کامل ذخیره نمی کنند و کاملاً به گره های کامل اعتماد می کنند تا داده های معتبر را  برای آنها فراهم کنند.

گره های سبک در بلاک چین برای تمرکز بیشتر و رشد شبکه مورد استفاده قرار میگیرند. گره های سبک نسبت به گره های کامل داده کمتری را در خود نگه داشته و پردازش می کنند و برای نگهداری و راه اندازی به منابع بسیار کمتری نیاز دارند. نمونه هایی از گره های سبک شامل کیف پول های آنلاین (دسکتاپ یا موبایل) است.

نود های استخراج

نود های استخراج گره هایی هستند که بلاک های بلاک چین را تولید می کنند. ممکن است با اصطلاح “ماینر” آشنا باشید. ماینرها که عملیات ماینینگ ارز دیجیتال را انجام می دهند به عنوان نود طبقه بندی می شوند. نقش این ماینرها تکمیل عملی مانند حسابرسی دفتری است و در واقع محاسبه یک معادله تراکنش در بلاک چین است، (که معمولاً از طریق استفاده از تجهیزات رایانه ای با کارایی بالا انجام می شود). اولین کسی که نتایج محاسبات را پخش می کند و از گره های کامل تأیید می گیرد، حق افزودن بلاک را به بلاک چین دارد. 

در پاسخ به حل مشکلات رمزنگاری، ماینر به طور معمول از طریق حسابرسی تراکنش های ارزهای رمزپایه پاداش می گیرد.

گره های استخراج فقط وظیفه ایجاد بلوک هایی برای افزودن به بلاک چین را دارند، آنها  هیچگونه مسئولیت نگهداری یا اعتبار بلوک های آینده را نخواهند داشت (بر خلاف گره های کامل). گره های استخراج به کاربران این فرصت را می دهد تا با دیگران کار کنند و نرخ دریافت کارمزد را برای مدت زمان طولانی افزایش دهند.

تفاوت های نود های ماینر و نود های کامل

هنگام بحث در مورد نقش گره های کامل اشاره کردیم که به کاربرانی که گره های کامل را اجرا میکنند پاداش داده نمی شود. در عوض، آنها انگیزه حفظ و تمرکز زدایی بیشتر بلاک چین را دارند. این برای کاربرانی که استخراج می کنند متفاوت است و معمولاً برای فعالیتی که انجام می دهند کارمزد و پاداش دریافت می کنند.

تفاوت کلیدی دیگر بین استخراج و اجرای یک گره کامل این است که برای شناسایی معیارهای (اجماع) معاملات معتبر، یک استخراج کننده ملزم به اجرای یک گره کامل است. بدون این اطلاعات ، یک استخراج کننده نمی تواند بلوک های صحیح را به یک شبکه اضافه کند و پاداش دریافت کند. از طرف دیگر ، یک گره کامل به وجود یک استخراج کننده نیاز ندارد. یک دستگاه (مانند رایانه یا سرور) توانایی ذخیره و دریافت داده ها را دارد بدون اینکه بخواهد بلوک های جدیدی را ایجاد کند.

نمونه ای از نود ها در شبکه های بلاک چین مختلف

تفاوت های دیگری نیز در ساختار گره ها وجود دارد که با توجه به شبکه بلاک چین آن ها متفاوت است.

در هر کدام از این شبکه ها برای نمونه نحوه ی عملکرد نود ها و موارد مورد نیاز برای ایجاد نود را در هر مورد شرح داده ایم. در ادامه توضیحاتی درباره این نود های مختلف در بلاک چین های مجزا ارائه شده است.

گره های شبکه بیت کوین

اجرای یک گره بیت کوین به معنای استفاده از منابع رایانه و پهنای باند اینترنتی اضافی است که به کاربران بیت کوین امکان ارسال تراکنش و دریافت اعلان برای هرگونه فعالیت در کیف پول دیجیتال را می دهد. اجرای گره بیت کوین همان استخراج بیت کوین نیست و برای اجرای یک گره کامل بیت کوین هیچ کارمزد بلوکی وجود ندارد.

برای اجرای یک گره کامل بیت کوین، باید به وب سایت رسمی Bitcoin Core بروید و نرم افزار پیاده سازی آن را بارگیری کنید. طبق وب سایت گروه توسعه دهنده، قبل از اینکه بتوانید به عنوان یک گره کامل قبول شوید، نیازهای خاصی باید برآورده شوند.

نیازهای گره کامل:

1. دسکتاپ یا لپ تاپ که نسخه های اخیر ویندوز، Mac OS X یا Linux را اجرا می کند.
2. 7 گیگابایت فضای ذخیره سازی، با حداقل سرعت خواندن / نوشتن 100 مگابایت در ثانیه.
3. 2 گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری حداقل 400 کیلوبیت (50 کیلوبایت) در ثانیه.
5. حداقل شش ساعت در روز نود کامل شما در حال کار باشد.

توجه داشته باشید که اجرای گره بیت کوین با خطرات احتمالی و هزینه های اضافی همراه است. در برخی کشورها، هر نوع فعالیت بیت کوین، از جمله اجرای گره، ممنوع است. نود های بیت کوین همچنین در معرض هکرهایی هستند که قصد بهره برداری از شبکه را دارند.

گره های شبکه اتریوم 

در شبکه اتریوم، یک کاربر می تواند سه نوع مختلف نود را اجرا کند: سبک، کامل و بایگانی. تفاوت آنها در سرعت همگام سازی آنها با کل شبکه است.

روشهای زیادی برای اجرای نود اتریوم وجود دارد، اما برخی از سخت افزارهای معروف که می توانند در شبکه کار کنند “DAppNode” و “Avado” هستند. گره های اتریوم تقریباً همان نیازهای گره های بیت کوین را دارند که فقط مورد اول (نود سبک) به قدرت محاسباتی کمتری نیاز دارد.

توجه داشته باشید که قبل از اجرای نود اتریوم، بهتر است ابتدا محدودیت های پهنای باند اینترنتی خود را بررسی کنید.

نود های اتریوم برای ایمن و قابل اعتماد بودن شبکه بلاک چین و همچنین شفاف بودن آن ضروری هستند. در واقع، هر کسی می تواند نود ها و عملکردهای آنها را از طریق ردیاب گره “Etherscan” در شبکه مشاهده کند.

گره های شبکه مونرو

گره های مونرو توسط برنامه ای به نام “daemon” اجرا می شوند. عملکرد یک گره کامل مونرو، در مقایسه با بیت کوین، فضای ذخیره سازی و پهنای باند بیشتری دارد. به خاطر داشته باشید که اجرای یک گره مونرو با استخراج مونرو برای کارمز های بلوکی متفاوت است.

طبق راهنمای وب سایت Monero ، در آخرین نسخه مونرو، میزان مناسب ذخیره سازی حدود 30 گیگابایت است و با گذشت زمان افزایش می یابد . علاوه بر این، برای اینکه بتوانند کل بلاک چین را بدون تاخیر هماهنگ کنند، کاربران باید به اینترنت وصل شوند.

گره های بیت کوین کش

نقش گره های بیت کوین کش مانند نحوه کار گره های دیگر است. آنها به امنیت شبکه کمک می کنند و به بررسی معاملات کمک می کنند. مانند شبکه های بلاک چین فوق که ذکر شدند، شبکه بیت کوین کش همچنین به نود هایی که در استخراج ارز شرکت می کنند پاداش اختصاص می دهد. با این حال اجرای یک گره بدون استخراج منجر به دریافت کارمزد نمی شود.

بیت کوین کش یک هارد فورک از بیت کوین است که طرفدار افزایش اندازه بلوک است، به همین دلیل است که با وجود معاملات کمتر از بیت کوین، اندازه بلاک چین نسبتاً بزرگ آن 194 گیگابایت است .

گره های دش کوین

دش کوین از مسترنود “Masternodes” استفاده می کند که برای اطمینان از امنیت و اجماع بلاک چین آن کار می کند و از کاربران می خواهد حداقل 1000 دش را به عنوان استیکینگ در اختیار شبکه قرار دهند و رایانه ای داشته باشند که آخرین به روزرسانی “Linux” را اجرا می کند.

نقش اصلی یک مسترنود نگهداری یک کپی از حالت کامل بلاک چین و کمک به تسهیل تسویه حساب معاملات مانند ارسال دارایی و تغییر نام است. مانند ماینرها، به مسترنود ها خدماتی که به شبکه ارائه می دهند کارمزد داده می شود.

گره های بلاک چین هوشمند بایننس

نودهای بلاک چین هوشمند بایننس وظیفه دارند وضعیت حساب های موجود در بلاک چین را تایید کنند. نود ها یا اپراتورهای این شبکه یک کپی کامل از شبکه دارند و در صورت لزوم پاسخ هایی را به درخواستهای مبتنی بر شبکه ارائه می دهند. در اینجا شرایط پیشنهادی مورد نیاز برای اجرای یک گره کامل یا یک گره اعتبارسنج در بلاک چین بایننس آورده شده است.

نود کامل:

1. 1 ترابایت فضای ذخیره سازی.
2. پردازنده رایانه ای با هشت هسته CPU.
3. 32 گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری / بارگیری حداقل 1 مگابایت در ثانیه.

نود اعتبارسنج:

1. فضای ذخیره سازی 2 ترابایتی.
2. پردازنده رایانه ای با هشت هسته پردازنده.
3. 32 گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری / بارگیری حداقل 1 مگابایت در ثانیه.

گره های چین لینک

نقش نود های چین لینک پشتیبانی از عملکرد پروتکل اوراکل است، که امکان تحقق درخواست های داده را بدون به خطر انداختن امنیت و قابلیت اطمینان فراهم می کند. آنها همچنین با اطمینان از اینکه داده های دنیای واقعی به درستی در اختیار آنها قرار می گیرد، عملکرد قراردادهای هوشمند را تکمیل می کنند.

چگونه یک نود اجرا کنیم؟

اپراتور نود در هر بلاک چین خاص دارای چندین سیستم مورد نیاز است. اطمینان از داشتن تنظیمات مناسب گره برای عملکرد کامل نود شما و همگام سازی آن با شبکه ای که می خواهید از آن استفاده کنید بسیار مهم است. برای بررسی نیازهای سخت افزاری و نرم افزاری و همچنین راهنماهای راه اندازی ، می توانید به وب سایت های مربوط به هر بلاک چین مراجعه کنید.

نتیجه گیری

نود ها برای عملکرد شبکه بلاک چین ضروری هستند، زیرا امنیت و شفافیت بلاک چین را تضمین می کنند و از قابل اعتماد بودن داده ها اطمینان حاصل می کنند. بیشتر شبکه های بلاک چین از روش هایی برای ایجاد انگیزه در کاربران برای اجرای نود های کامل استفاده می کنند، که بیشتر از طریق کارمزدهای پولی مانند ماینینگ یا استیکینگ است. صرف نظر از مشوق ها، کاربرانی نیز هستند که داوطلبانه گره های کامل خود را راه اندازی می کنند فقط به این دلیل که به آینده پروژه ایمان دارند و می خواهند تا آنجا که می توانند از آن پشتیبانی و محافظت کنند.

با این حال، به یاد داشته باشید که اجرای یک گره کامل باعث ایجاد هزینه ها و مشقات مختلف نیز می شود. و اگر چه راهنما های آنلاین زیادی برای راه اندازی آن ها در دسترس است، اما روند تنظیم آنها برای کسانی که با بلاک چین و برنامه نویسی آشنا نیستند، می تواند بسیار فنی باشد. در واقع، همه چیز به این بستگی دارد که شما چقدر وقت و پول دارید که در این کار سرمایه گذاری کنید.