Блокчейн-ноды в разных криптовалютах: что это и какие виды бывают

Блокчейн называют одноранговой или пиринговой децентрализованной сетью (от англ. P2P или Peer-to-Peer Network), которая состоит из узлов (нод).  Разбираемся, что такое блокчейн-ноды, какими они бывают и какую роль в децентрализованной сети они выполняют.

Понятие блокчейн-нод (узлов)

Ноды — основные компоненты блокчейна: без них сеть не могла бы функционировать. Нода – это вычислительная единица (любой компьютер или узел) в сети, обеспечивающая ее работу.

Все транзакции распределены между нодами, которые хранят копию блокчейна на своем устройстве. Согласно протоколу P2P, каждое вычислительное устройство в сети должно записывать историю транзакции в хронологическом порядке, сохраняя ее в неизменном виде.

Одна из главных задач блокчейн-узлов – проверка на валидность блоков, которые содержат транзакции с криптовалютами. Для этого блокчейн-ноды взаимодействуют между собой в пиринговой сети и образуют единую инфраструктуру, обмениваясь информацией о транзакциях, подтверждая их, проверяя и храня блоки, а также обеспечивая безопасность и безотказную работу сети. 

Особенности нод в разных блокчейнах

Ноды в PoW и PoS-сетях выполняют схожие функции: проверяют блоки и добавляют их в блокчейн-сеть. Отличия заключаются в особенности алгоритма консенсуса:

• Proof-of-Work использует вычислительные ресурсы для решения математических задач, сложность которых растет по мере увеличения мощности, чтобы время добычи блоков всегда сохранялось приблизительно одинаковым (10 минут в блокчейне биткоина). Поэтому, чем больше общая вычислительная мощность майнеров, тем выше хешрейт сети и наоборот. В алгоритме PoW заложен халвинг – дефляционный механизм, уменьшающий награды майнеров вдвое со временем.
• В Proof-of-Stake вместо оборудования для генерации монет узлы блокируют монеты в своем кошельке (стейкинг). Таким образом, пользователи, которые стейкают монету сразу инвестируют в криптовалюту, а не покупают оборудование для ее добычи. Вместо халвинга для сдерживания инфляции, используется иной механизм: награды уменьшаются по мере роста суммы застейканных монет.

В сетях PoS полные ноды обычно называют валидаторами или операторами узлов только они имеют право обрабатывать транзакции и добавлять блоки. 

Функции, которые выполняют ноды

Как мы уже говорили ранее, основная задача нод в разных блокчейнах — это поддержание функционирования сети.  

Благодаря структуре нод у блокчейна — независимо от алгоритма консенсуса —  отсутствует единая точка отказа: если один или несколько узлов отключатся от сети, система продолжит функционировать.

И в PoW, и в PoS все ноды могут выполнять базовые функции, например: получать, хранить и отправлять монеты, обменивать криптоактивы (своп), голосовать на платформе и прочее.

При этом, в зависимости от алгоритма консенсуса, ряд функции нод в PoW и PoS — отличается.

Так, в алгоритме PoS функции, которые выполняют ноды условно можно разделить на две части: базовые и привилегированные.

В PoS-блокчейнах привилегированные функции доступны не всем нодам. К таким функциям относятся: валидация и добавление новых блоков в цепочку, хранении копии блокчейна, подтверждение транзакций или стейкинг. Ноды с расширенным набором функций требуют специальной конфигурации для запуска и требовательны к производительности компьютера.

Примечание: некастодиальные криптокошельки, по сути, являются простыми нодами и выполняют базовые функции. Об этом подробнее поговорим чуть позже. 

Консенсус в децентрализованной сети: зачем создавать блокчейн-ноды

Прежде, чем добавить транзакции в новый блок, которые затем запишутся в блокчейн, узлы должны достичь консенсуса между собой. Другими словами, согласиться с тем, что генерируемые блоки валидны и содержат подлинные транзакции.

Каждая нода хранит цифровую копию блокчейна и при отправке транзакции проверяет историю, сопоставляя со своим экземпляром. Таким образом, каждому узлу известно, сколько и на каких адресах содержатся монет. Если кто-либо попытается отправить транзакцию с большей суммой, чем владеет, остальные узлы это выявят и предотвратят попытку злоумышленника. Это решает проблему двойного расходования.

Чтобы подделать транзакцию, необходимо заменить всю историю транзакций на всех узлах сети. В PoW-сети такое возможно только в случае, если завладеть более чем половиной вычислительной мощности сети или хешрейта. Ситуация, при которой в одних руках сосредоточена большая доля сети, называется «атакой 51%». Тогда майнер может создать альтернативную копию блокчейн-цепи и подменить ею основную.

Примечание: в случае с биткоином такая атака будет нерентабельной, поскольку из-за большого хешрейта затраты на вычислительные ресурсы не окупят прибыль от хакерской атаки.

В PoS-сети нодам, чтобы получить право голоса за добавление блоков, необходимо стать валидаторами и застейкать большую сумму активов, поэтому валидаторы не заинтересованы во взломе.

Виды и типы нод. Разница между полными и облегченными узлами

Блокчейн поддерживает различные узлы: облегченные и полные. Облегченные  выполняют только базовые функции, а полные хранят больше данных, что требует   более производительных компьютеров.

Примечание: все блокчейны поддерживают как минимум два типа узлов, чтобы распределить роли между обычными пользователями и майнерами. Майнеры должны обслуживать сеть и обеспечивать ее функционирование, в то время, как остальным участникам нет необходимости вникать в технические особенности майнинга и достаточно совершать операции с криптовалютами в кошельке.

Рассмотрим типы узлов, существующие в децентрализованной сети.

Полная нода

Полные ноды (Full Nodes), как исходит из названия, являются целостными сетевыми узлами, выполняющими полный набор функций в блокчейне: подтверждают подлинность транзакций, обеспечивая безопасность сети, и хранят копию блокчейна на жестком диске – непрерывную последовательную цепочку блоков.

Если блок сформирован, то полные ноды примут его и добавят в основную цепочку. Невалидные транзакции с недействительной подписью не смогут попасть в блок. Если же нет, то транзакция будет отклонена и не будет записана в блокчейн.

Мастернода

Некоторые блокчейны поддерживают более двух типов нод и даже систему ранжирования. Одной из таких платформ стал протокол Dash, который первый ввел систему мастернод – привилегированные узлы, выполняющие специальные функции. 

Например, Dash позволяет совершать приватные транзакции через функцию PrivateSend и мгновенные переводы, используя InastantSend. Причем Dash представил гибридный протокол, поддерживающий PoW и PoS на разных уровнях сети.  

Подробно про мастерноды в сети Dash мы рассказывали в отдельной статье, с которой можете ознакомиться по ссылке.

Облегченная нода

Это узел, выполняющий функции криптокошелька: для совершения транзакций и других базовых операций пользователям не обязательно устанавливать полную ноду и хранить историю блокчейна.

Для этого вы можете использовать любой легкий клиент. Облегченные узлы хранят только заголовки хешей и передают их на сервер, который выполняет функции полной ноды. Благодаря этому легкие кошельки быстрее синхронизируются с сетью и занимают мало памяти на жестком диске. 

Как установить полную биткоин-ноду 

Для запуска ноды установите клиент Bitcoin Core – оригинальный тяжелый биткоин-кошелек, который поддерживает все необходимые функции для запуска полных нод. Затем синхронизируйтесь с сетью – полная нода установлена.

Требования к системе:

Как заработать с помощью блокчейн-ноды

Для получения дохода в сети PoW, такой как Bitcoin или Ethereum, требуется дорогостоящее и мощное майнинговое оборудование даже для майнинга в пулах. Помимо этого, майнеры несут высокие расходы за обслуживание и энергопотребление, а рентабельность напрямую связана с курсом криптовалюты

При определенных условиях стейкинг может стать лучшей альтернативой майнингу, и вот почему: вам не нужно покупать оборудования для добычи монет. Чтобы застейкать криптовалюту, вам нужно создать кошелек, пополнить его коинами и делегировать их валидатору, после чего начнете получать пассивный доход.

При этом, монеты остаются заблокированными на вашем кошельке, и валидатор не сможет их никак использовать. Запускать ноду не потребуется, но вы будете платить небольшую комиссию валидатору.

Вы можете запустить ноду самостоятельно, но некоторые современные протоколы экосистемы блокчейн, выдвигают к ним высокие требования для достижения наилучшей безопасности и производительности. Например, для запуска мастерноды в Dash нужно зарезервировать как минимум 1000 DASH, что по текущему курсу превышает $178 000.

Список PoS-блокчейнов со стейкингом

Количество платформ, основанных на Proof-of-Stake, перевалило за 60 только по данным Coinmarketcap. Из них более 10 входят в Топ-100 криптовалют по капитализации, а 4 платформы – в Топ-10.

Блокчейны, в которых вы можете застейкать и делегировать криптовалюту:

• Ethereum (тестнет Eth 2.0);
• Solana;
• Cardano;
• Chainlink;
• Cosmos;
• Tezos;
• Dash;
• Elrond.

Полный список блокчейнов, поддерживающих стейкинг, вы найдете в соответствующем разделе на сайте Coinmarketcap.

Заключение

Блокчейн-ноды используются для обеспечения целостности и безопасности децентрализованной сети и предназначены для выполнения расширенных функций, таких как контроль над своими активами, хранение, обмен и майнинг криптовалюты. 

Пользователям, которые просто хотят переводить или обменивать криптоактивы, достаточно установить облегченную ноду или легкий криптокошелек. Кошельки, как правило, поддерживают стейкинг для получения дохода.

Если у вас есть идеи, вопросы или желание поделиться собственным уникальным опытом работы с блокчейн-узлами, пишите в наш чат или оставляйте комментарии здесь!