بررسی مفهوم گره یا نود در بلاکچین؛ نود چیست؟

اکثریت ارزهای دیجیتال،دارای یک شبکه‌ی غیرمتمرکز است. به‌این معنی که توسط سازمان یا شخص خاصی کنترل و مدیریت نمی‌شوند. درواقع این شبکه به‌وسیله‌ی رایانه‌هایی در سراسر دنیا در حال سازماندهی است. به هر دستگاهی که به شبکه‌ی یک رمز ارز متصل است و در آن مشارکت دارد، یک گره یا نود (Node) گفته می‌شود.

نود چیست؟

مفهوم نود (Node) با توجه به این‌که کجا مورد استفاده قرار می‌گیرد، متفاوت است. برای مثال، اگر نود را در موضوعات رایانه و مخابراتی بیان کنیم، به‌معنای شبکه‌ی توزیع یا نقطه‌ی پایان ارتباط است. اما مفهوم نود در شبکه‌ی بلاکچین ارزهای دیجیتال متفاوت است. با توجه به این مورد و تعریفی که در مورد نود در بالا اشاره کردیم، به هر سیستم رایانه‌ای که به یک شبکه‌ی بلاکچین متصل است، نود گفته می‌شود. هرچه تعداد نودهای یک شبکه‌ی بلاکچین بیشتر باشد، زیرساخت آن قوی‌تر شده و میزان مقیاس‌پذیری آن نیز بیشتر می‌شود. برای اعمال تغییرات در شبکه، باید حداکثر اعضای آن به تغییر رای مثبت بدهند تا تغییرات با موفقیت انجام شود.

این ویژگی برخلاف سیستم‌های اداری مرکزی مثل بانک‌ها است که فقط مدیریت مرکزی اختیار انجام تغییرات را دارد.

نودها در الگوریتم اجماع نیز نقش مهم و تاثیرگذاری دارند. وقتی نود در شبکه بلاکچین تاییدیه ارسال می‌کند، به آن الگوریتم اجماع گفته می‌شود. فرآیند دریافت تاییدیه از نود یا همان الگوریتم اجماع، به دو صورت اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) انجام می‌شود.

برای درک بیشتر پیشنهاد می‌کنیم این مطلب را بخوانید: الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست؟

طبقه‌بندی نود در بلاکچین

نودها تضمین‌کننده‌ی امنیت و عدم تمرکز شبکه‌های بلاکچین هستند. در این مطلب به انواع نود بیت کوین از جمله نود استخراج‌کننده (Miner Node)، فول نود (Full node)، سوپرنود (Super Node) و نودهای سبک (SPV).

فعالیت و همکاری نودها در شبکه‌ی بلاکچین، شباهت بسیاری با همکاری مورچه‌ها دارد.

نود استخراج کننده (Miner Node)

وظیفه‌ی نودهای استخراج کننده، تایید تراکنش‌های شناور است. این نودها برای استخراج بلاک جدید، نیاز به دریافت کل اطلاعات شبکه ندارند، بلکه تنها با دریافت اطلاعات بلاک قبلی می‌توانند تراکنش را تایید و بلاک جدید را استخراج کنند.

نودهای ماینر با استفاده از سخت‌افزارهای قدرتمند و به‌کار گرفتن قدرت پردازش سیستم خود، به استخراج بلاک‌های جدید در شبکه می‌پردازند و از طرف شبکه، پاداش دریافت می‌کنند.

افرادی که قصد استخراج به‌صورت انفرادی را دارند، باید فول نود را فعال و از نسخه‌ی کامل بلاکچین استفاده کنند. اما افرادی که به‌صورت گروهی به‌ ماینینگ ارزهای دیجیتال می‌پردازند، نیازی به انجام این‌کار ندارند و فقط فردی که مسئول استخر ماینینگ است، می‌بایست این‌کار را انجام دهد.

فول نود یا نود کامل (Full Node)

فول نود، یکی از اجزای اصلی شبکه‌ی بلاکچین است. زمانی که فول نود در فعالیت‌های شبکه حضور نداشته باشد، عملاً بلاکچین از کار می‌افتد. همانطور که گفتیم نود در شبکه وظیفه‌ی تایید تراکنش‌ها و حفظ امنیت سیستم را دارد. نود کامل، یک نسخه‌ی کامل از بلاکچین را دانلود کرده و مانند یک سرور مستقل عمل می‌کند.

در صورتی که برای ایجاد تغییرات در شبکه، ۵۱ درصد نودها مخالف باشند، این تغییر انجام نمی‌شود. در این شرایط، بلاکچین برای ایجاد تغییرات جدید باید انشعاب پیدا کند که به‌اصطلاح به آن، هارد فورک گفته می‌شود. در نتیجه، عامل اصلی ایجاد هارد فورک‌ها نیز فول نودها هستند.

سوپرنود (Super Node)

سوپرنودها در واقع فول نودهایی هستند که تمام اعضا می‌توانند آن‌ها را ببینند. زمانی که یک نود بخواهد با نود دیگری ارتباط برقرار کند، فرآیند ایجاد اطلاعات و برقراری این ارتباط، برعهده‌ی سوپر نودها است. در حقیقت سوپر نودها یک نقطه‌ی توزیع و راه ارتباطی هستند.

این نودها نیاز به‌توان مصرفی و اینترنت با سرعت بالاتری دارند؛ چراکه به‌صورت ۲۴ ساعته در حال فعالیت هستند و انتقال تاریخچه‌ی بلاکچین و اطلاعات تمام نودهای دیگر جهان را انجام می‌دهند.

نود سبک (SPV)

نود سبک به‌جای دانلود یک نسخه‌ی کامل از بلاکچین، بررسی می‌کند که در لحظه‌ی فعلی کدام بلاک، آخرین بلاک زنجیره‌ و مناسب انجام یک تراکنش است. نود سبک (Lightweight node) یا اس.پی.وی (SPV)، در فرآیند روزمره‌ی ارزهای دیجیتال کاربرد دارند و برپایه فول نودها هستند.

نود سبک به معنای نود تایید پرداخت ساده (Simplified Payment Verification)، به منابع زیادی نیاز ندارد و سهولت کار را جایگزین امنیت کرده است.

وظایف اصلی نود در بلاکچین

هر نود در بلاکچین، وظایف مهمی را برعهده دارد که در ادامه به بیان مهمترین وظایف نودها می‌پردازیم.

وظایف اصلی نود در بلاکچین

از پیوند بلاک‌چین و هوش مصنوعی، به پول می‌رسیم؟

جوابت تو شماره ۱۴ ماهنامه دامیننسه!

Please leave this field empty.

Δ

۱- محافظت از شبکه در برابر حمله‌های ۵۱ درصدی

رایج‌ترین و خطرناک‌ترین حمله به شبکه‌های بلاکچین، حمله‌ی ۵۱ درصدی است. در این حمله، مهاجم یا مهاجم‌ها می‌توانند بیش‌از ۵۰% قدرت پردازش شبکه را تحت کنترل بگیرند و در روند طبیعی فعالیت اعضا، اختلال ایجاد کنند.

از آنجایی که بلاکچین سرور مرکزی ندارد، مهاجم باید به سیستم‌های شخصی اعضای حاضر در شبکه دسترسی پیدا کند. بنابراین اگر تعداد فول نودها بیشتر باشد، احتمال حمله‌ی ۵۱ درصدی کاهش پیدا می‌کند. به بیان دیگر، با حضور فول نودها، مهاجم‌ها برای دسترسی به ۵۱% شبکه، انرژی و هزینه‌ی بیشتری باید مصرف کنند که باعث تحمیل هزینه‌های بیشتر بر این افراد می‌شود.

۲- شرکت در فرآیند الگوریتم اجماع

فرض کنید که قصد دارید پس از اینکه برای خرید بیت کوین از یک صرافی اقدام کردید، مقداری از آن را به کیف پول یکی از افراد خانواده‌ی خود ارسال کنید. در این حالت شما با انجام مراحل انتقال، یک تراکنش بر بستر بلاکچین ایجاد می‌کنید که ضمانت اجرای آن، تایید نودهای شبکه است.

فرآیند دریافت تاییدیه از نود در بلاکچین را الگوریتم اجماع می‌گویند. این الگوریتم شامل مراحل اعتبار سنجی و تایید تراکنش‌ها بوده و انجام این موارد بر عهده‌ی نودها است. مکانیزم اجماع، یکی از سازوکارهای پرکاربرد در تامین امنیت بلاکچین است. الگوریتم اجماع به دو صورت اثبات سهام و اثبات کار وجود دارد. در هر دو روش، نودها نقش اصلی را دارند.

گواه اثبات سهام (PoS): این روش با توجه به میزان ارز ذخیره شده در کیف پول نودها صورت می‌گیرد. هر نود با توجه به مقدار ارزی که در کیف پول خود استیک (سرمایه‌گذاری) می‌کند، می‌تواند تراکنش‌ها را تایید کند.

گواه اثبات کار (PoW): در این روش، نودها با دانلود یک نسخه‌ی کلی از شبکه وارد آن می‌شوند و می‌توانند در اعتبارسنجی و تایید تراکنش‌ها، حضور داشته باشند.

پیشنهاد می‌کنیم این مطلب را هم بخوانید: گواه اثبات کار (PoW) وگواه اثبات سهام (PoS) چیست و چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند؟

۳-ایجاد تغییرات به‌وسیله‌ی نود در بلاکچین

اعمال تغییرات در شبکه‌ی بلاکچین، ساده نیست. تغییرات این سیستم به‌طور معمول، مربوط به معیارهای اجماع مانند پاداش استخراج بلاک جدید، انتقال الگوریتم اثبات کار به اثبات سهام، زمان استخراج بلاک، اجرای برنامه‌های جدید و سایر موارد این‌چنینی است.

بر اساس سازوکار اجماع بلاکچین، کوچک‌ترین تغییرات باید به تایید همه یا حداکثر کاربران برسد. این فرآیند باعث می‌شود که گاهی تغییرات مورد نظر که مورد قبول اکثریت شبکه قرار نمی‌گیرد، به ایجاد یک انشعاب جدید در سیستم منجر شود. این انشعاب‌ها، فورک نامیده می‌شوند و در دو حالت هارد فورک (Hard Fork) و سافت فورک (Soft Fork) انجام می‌شوند. در ادامه‌ی این مطلب، به بررسی نقش نود در فرآیندهای انجام تغییرات در شبکه‌ی بلاکچین می‌پردازیم.

۱- گره‌ها در سافت فورک (Soft Fork)

یکی از روش‌های انجام تغییر در بلاکچین، سافت فورک‌ها هستند. سافت فورک، نرم‌تر از هاردفورک برخورد می‌کند و گره‌ها را به آپدیت فوری نرم‌افزار، مجبور نمی‌کند. در این صورت اگر بیش‌از ۹۵% نودها، به‌روزرسانی جدید را دریافت کنند، سازوکار اجماع به‌صورت خودکار تغییر می‌کند و پس‌از آن، نودها و تراکنش‌هایی که از قوانین جدید پیروی نکنند، به‌وسیله‌ی شبکه رد می‌شوند.

۲-گره‌ها در هارد فورک (Hard Fork)

هارد فورک‌ها، زمانی رخ می‌دهند که تمام فول نودها، معادل بیش‌از ۵۱% انجام تغییرات در بستر بلاکچین را تایید کنند. پس از ایجاد هارد فورک، تمام نودها باید آپدیت جدید را بر روی سیستم خود به‌روزرسانی کنند و اعضایی که این آپدیت را دریافت نکنند، از طرف شبکه و مکانیزم اجماع رد خواهند شد.

هارد فورک‌ها به‌طور معمول باعث کاهش تعداد زیادی گره در بلاک‌چین می‌شوند. این فرآیند و کاهش تعداد نودها که تضمین‌کننده‌ی امنیت شبکه‌های بلاکچین هستند، سیستم را دچار اختلال‌های امنیتی می‌کند. به‌همین دلیل، عموماً نودهای کامل و توسعه‌دهندگان از ایجاد تغییرات گسترده و کلی در بستر بلاکچین دوری می‌کنند.

در کل، نودها فعالیت‌های زیر را در بلاک‌چین انجام می‌دهند:

• نودها، درستی و صلاحیت بلاکی از تراکنش‌ها را رد یا تایید می‌کنند.
• گره‌ها، بلاک‌هایی از تراکنش‌های انجام شده در شبکه را ذخیره کرده و تاریخچه‌ی تراکنش‌های بلاکچین را نگه می‌دارند.
• هر گره، تاریخچه‌ی تراکنش‌ها را به دیگر گره‌های موجود در درون شبکه که نیاز به به‌روز رسانی و هماهنگ شدند دارند، برادکست (Broadcast) کرده و توزیع می‌کنند.

گفتار پایانی

نود در شبکه‌ی بلاکچین اهمیت بسیار بالایی دارد. بدون حضور آن‌ها شبکه دچار اختلال‌های اساسی می‌شود. بلاک‌های شبکه‌ی بلاکچین، بر روی گره‌ها (Nodes) ذخیره می‌شوند و به‌صورت اثبات سهام و اثبات کار، فرآیند الگوریتم اجماع را انجام می‌دهند. گره‌ها انواع متفاوتی دارند که اصلی‌ترین آن‌ها فول نودها (Full Nodes) هستند که وظایفی از جمله تایید تراکنش، افزایش سرعت شبکه و افزایش امنیت شبکه را برعهده دارند. از دیگر نودها می‌تواند به نود سبک، سوپر نود و نود استخراج کننده اشاره کرد.

در پایان باید گفت که هر یک از گره‌ها، موظف به رعایت قوانین شبکه به‌طور کامل و بی‌کم و کاست هستند. با انجام کوچکترین تخلفی، به‌عنوان عامل مخرب از شبکه اخراج می‌شوند.