مفهوم نود در بلاک چین چیست؟
نود (Node)، پایه اساسی تکنولوژی بلاک چین است. ایجاد شبکه بزرگی از کامپیوترهای متصل به یکدیگر برای اشتراک گذاری امن، سریع و غیرمتمرکز اطلاعات به کمک نودها امکان پذیر شده است.
همچنین نودها لذت بهره مندی از تمام مزایای ارائه شده توسط فن آوری بلاک چین را برای کاربران فراهم می کنند.
به طور کلی در محاسبات، نود نقطه اتصال فیزیکی یا مجازی بوده که با استفاده از آن امکان ایجاد، ارسال و دریافت هر نوع اطلاعات وجود دارد.
بنابراین، در تکنولوژی بلاک چین و ارزهای دیجیتال، نودها مجموعه ای از کامپیوترهای متصل به یکدیگر در یک شبکه رمزارز هستند که به اجرای نرم افزار اداره کننده عملیات می پردازند.
این نودها از طریق یک شبکه همتا به نام شبکه همتای RED با یکدیگر متصل می باشند. این موضوع به معنی معادل بودن تمام نودها بوده و نشان دهنده عملکرد مشابه آنها است.
علاوه بر این، نودها از طریق شبکه مذکور، قادر به انتقال و اشتراک گذاری اطلاعات خواهند بود.
به این ترتیب نودهای یک شبکه برای اجرای عملیات بلاک چین مورد نظر، به هماهنگ کردن تمام اطلاعات نیاز خواهند داشت.
در واقع نود بسیار فراتر از نرم افزار ارائه کننده عملکرد بلاک چین است. انواع مختلفی از نودها با کارکردها و اهداف مختلف وجود دارد.
به همین دلیل در این مقاله به تشریح نودها و عملکرد آنها خواهیم پرداخت. در این صورت به اهمیت نودها در تکنولوژی بلاک چین پی برده و از کارکردهای آن آگاه خواهیم شد.
منشا شبکه های توزیع شده و متصل به یکدیگر
بیت کوین اولین ارز دیجیتالی بوده که از شبکه نودها برای انجام عملیات غیرمتمرکز و مستقل خود در شبکه بلاک چین استفاده کرده است.
اما این اولین استفاده یا معرفی مفهوم نود در شبکه همتا به همتا نیست. این افتخار به Napster تعلق می گیرد.
Napster توسط دو تن از کارآفرینان آمریکایی به نام های شان پارکر و شاون فنینگ در سال 1999 توسعه یافته است.
این افراد مفهوم شبکه توزیع شده گسترده را در بین کاربران مطرح کرده و آن را به محبوبیت رساندند.
Napster پروژه طراحی شده با هدف فراهم کردن امکان مبادله و توزیع موسیقی بود. تمام کاربران برای لذت بردن از شبکه باید به دانلود نرم افزار می پرداختند.
این طرح بسیار مورد استقبال قرار گرفت و تعداد کاربران آن به بیش از 26 میلیون نفر رسید.
این رقم با در نظر گرفتن تمام کاربران اینترنت در آن زمان، یعنی 248 میلیون نفر، عدد بسیار باورنکردنی خواهد بود.
Napster به صورت مرکزی اداره شده و عملکردی متمرکز داشت. دارای سرور مرکزی بوده که برای آنلاین نگه داشتن کاربران مورد استفاده قرار می گرفت.
با این وجود، کاربران Napster به مبادله آهنگ ها بدون دخالت واسطه ای خاص می پرداختند. همچنین امکان برقراری ارتباط مستقیم بین کاربران وجود داشت.
این پروژه در نهایت به دلیل پخش موسیقی بدون حق امتیاز به کار خود پایان داد.
در ادامه، پروژه SETI @ Home دومین طرحی بوده که به کارگیری ساختار نود در شبکه پرداخته است.
این پروژه برای هدایت تحقیقات و تحلیل اطلاعات رادیوتلسکوپ ها و با هدف جستجوی هوش و حیات فرازمینی انجام می شد.
این پروژه با استفاده از نودها در سال 1999 توسعه یافت. اداره کننده پروژه، لابراتوار علوم فضایی دانشگاه کالیفرنیای آمریکا بود.
در SETI @ Home هر کاربر دارای کامپیوتر و اتصال اینترنتی و علاقمند به اجرای طرح، قادر به برقراری ارتباط با پروژه از طریق دانلود و راه اندازی نرم افزار رایگان بود.
پروژه SETI @ Home متاسفانه اخیرا به کار خود پایان داده است.
اما نکته مهم، شباهت بسیار زیاد و ارتباط چگونگی عملیات این پروژه با عملکرد تکنولوژی نود در بلاک چین های بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال است.
نود بیت کوین چگونه کار می کند؟
مشارکت در شبکه سیستم بیت کوین بسیار آسان و رایگان است. این کار فقط با دانلود و نصب اپلیکیشن Bitcoin Core بر روی کامپیوتر انجام می شود.
اما نود چگونه کار می کند؟ عملیات شبکه همتای بیت کوین با بارگذاری اولین نود آغاز شده است. این حرکت با ساتوشی ناکاموتو شروع شده و او اولین کسی بوده که نود بیت کوین را راه اندازی کرده است. در ادامه این کار توسط هال فینی ادامه یافته است.
اما در حال حاضر، نمی توان به یک نود عنوان شبکه را اطلاق کرد. برای دستیابی به این مفهوم نیاز به وجود نودهای بسیار بیشتری خواهد بود.
کامپیوترها یا ابزارهای محاسباتی، نرم افزار هسته بیت کوین را از سیستم بیت کوین اجرا کرده و فرآیند را با یکدیگر آغاز کرده اند.
بعد از این مرحله، دستگاه ها به تطبیق و هماهنگی با یکدیگر پرداخته و فرآیند عملیاتی خود را ادامه می دهند.
این پروسه با نودهای جدید به همین طریق تکرار می شود. سپس اطلاعات مبادله شده، تا همه آنها در هماهنگی با یکدیگر فعالیت نمایند.
بلاک چین بیت کوین به صورت سیستم غیرمتمرکز عمل می کند. به همین دلیل، نودها باید به اشتراک گذاری، ذخیره و انتقال اطلاعات در داخل شبکه بپردازند.
سطح یا سلسله مراتب وجود ندارد. بنابراین تمام نودها معادل بوده و به صورت یکسان عمل می کنند.
پس از برقراری ارتباط، نودها عملکردهای گوناگونی خواهند داشت. به عنوان مثال، ارسال مجدد، ذخیره اطلاعات یا خدمات ارسال و دریافت عملیات ها از جمله این عملکردها است.
همچنین خدمات استخراج و ایجاد بلاک های جدید، تایید و اعتبارسنجی تراکنش ها نیز از دیگر وظایف نودها خواهد بود.
هر نود نتایج و تصمیم های خاص خود را در مورد اعتبار تراکنش بدون توجه به عملکرد سایر نودها خواهد داشت.
به همین ترتیب در شبکه بیت کوین و شبکه سایر ارزهای دیجیتال، نودها نقاط اتصال دریافت تمام اطلاعات شبکه یا نقاط نهایی ذخیره تمام اطلاعات هستند.
در حال حاضر برای کارکرد صحیح و مناسب نود، وجود سطح خاصی از قدرت محاسباتی و ظرفیت نیاز است. علاوه بر این، وجود محل ذخیره کافی نیز ضروری خواهد بود.
به همین دلیل امروزه سرمایه گذاری تعداد زیاد کاربران بر روی منابع محاسباتی به منظور ایجاد نود بسیار رایج است.
انواع نودها در شبکه بیت کوین
سه نوع مختلف نود در شبکه بیت کوین وجود دارد. هر کدام از آنها عملکرد مخصوص و متفاوتی را ارائه می کنند.
نودهای فول (Full nodes)
فول نودها، تجهیزات کامپیوتری یا کامپیوترهایی بوده که به عنوان ارائه کننده خدمات بیت کوین عمل کرده و به اجرای آن ها می پردازند.
آنها رایج ترین Core بیت کوین بوده و نسخه کاملا دقیق و به روز از بلاک چین بیت کوین را ذخیره می کنند.
نودهای فول، تمام قوانین پروتکل بیت کوین را اجرا کرده و در واقع تامین کننده استحکام، امنیت و پایداری شبکه هستند.
فول نودها علاوه بر تراکنش های خود، به انتقال تراکنش سایر کاربران نیز می پردازند.
علاوه بر این، آنها برای بروزرسانی بلاک چین در صورت ایجاد بلاک جدید اقدام می کنند. همچنین، مطابقت بلاک جدید با قوانین اجماع سیستم را بررسی کرده و آن را تایید می کنند.
برای مثال، بررسی درستی میزان بیت کوین تولید شده به عنوان پاداش، فراتر نرفتن اندازه بلاک از حد مجاز 1MB، بررسی اعتبار امضای تراکنش، بررسی عدم وجود مخارج اضافی و تکراری و .. برخی از عملکردهای نودها هستند.
در صورت نقض هر کدام از این موارد یا یکی دیگر از قوانین پروتکل، نود بلاک جدید تولید شده را رد کرده و امنیت و یکپارچگی حداکثری شبکه را تضمین می کند.
سوپرنودها (Super nodes)
از سوپرنودها به عنوان نودهای شنونده نیز یاد می شود. سوپرنودها، نودهای کاملی بوده که در شبکه بیت کوین به صورت عمومی و باز فعالیت می کنند.
در حال حاضر و به طور تخمینی بیشتر از 10000 نود عمومی مشخص و توزیع شده در تمام جهان در حال فعالیت هستند.
این نودها به عنوان نقطه ارتباطی و اتصالی با سایر نودها در شبکه فعالیت می کنند. هر نود به راحتی و آزادانه قادر به ارتباط با سوپرنودها است. زیرا آنها به طور مداوم و بدون وقفه به انتقال داده ها و اطلاعات به نقاط مختلف شبکه می پردازند.
نودهای ماینینگ (nodes mining)
همانطور که از نام این نودها مشخص بوده، نودهای کاملی هستند که علاوه بر ذخیره کردن نسخه کامل بلاک چین، نرم افزار استخراج را نیز اجرا می کنند.
برای مثال، BTCMiner یا نرم افزارهای مشابه آن با هدف استخراج بیت کوین و تولید بلاک ها در داخل بلاک چین ساخته شده اند.
علاوه بر این، نودهای ماینینگ عهده دار دریافت و انتقال تراکنش های انجام شده در شبکه هستند.
در سال 2009، استخراج بیت کوین با وجود یک CPU ساده امکان پذیر بود. اما در حال حاضر، به خاطر دشواری و پیچیدگی شبکه، نیاز به وجود تیم متخصص و حرفه ای است.
از طرفی روش های جدید استخراج، همانند استخر استخراج به وجود آمده است. در این روش، قدرت محاسباتی گروه ترکیب شده و فقط مدیر گروه استخراج کننده قادر به اجرای نود کامل خواهد بود.
نودهای لایت (Light Nodes)
لایت نودها به عنوان نودهای پخش نیز شناخته می شوند. این نودها برای انجام اعتبار سنجی تراکنش ها در شبکه نیاز به شخص ثالث دارند.
این نودها نیازی به ذخیره نسخه کامل از بلاک چین را نداشته و در عوض اطلاعات بلاک چین را از سوپرنودها دریافت می کنند.
در این نودها نیازی به دانلود نسخه کامل بلاک چین مربوطه نیست. به همین خاطر آنها را می توان در موبایل ها یا تبلت ها نصب و راه اندازی کرد.
کاربرد آنها، راه اندازی خدماتی مانند کیف پول و ذخایر پولی بوده، تا به بررسی قرار گرفتن تراکنش ها در داخل بلاک چین بپردازند.
امنیت و محافظت شبکه بیت کوین
فول نودها و سوپرنودها دائما با شبکه بیت کوین در ارتباط بوده و به طور مداوم به دریافت، ذخیره و انتقال تمام به روزرسانی های بلاک چین می پردازند.
با تولید هر بلاک جدید، این نودها اطلاعات جدید را بروزرسانی کرده آن را ذخیره می کنند.
همین موضوع، موجب استحکام و امنیت بیشتر شبکه در برابر حملات عوامل مخرب یا نقص های موجود در سیستم می شود.
زیرا در صورت قطعی برق یا هک شدن یک از نودها، سایر نودهای باقی مانده پشتیبانی اطلاعات فعلی را در اختیار دارند. موضوعی که در مورد سرور مرکزی، غیر ممکن است.
بنابراین، حتی با وجود عدم کارایی بخشی از شبکه نودها یا هک شدن قسمتی از آنها، با وجود یک نود دست نخورده، شبکه بیت کوین توانایی انجام عملیات و ادامه دادن آن را خواهد داشت. زیرا با استفاده از این نود، قادر به بازیابی بلاک چین و اطلاعت ذخیره شده در آن خواهد بود.
بوجود فول نودها بیشتر در شبکه بیت کوین به معنی امنیت و اطمینان بیشتر در این شبکه خواهد بود.
در برخی دیگر از بلاک چین ها یا ارزهای دیجیتال مانند Dash یا PivX، نوع متفاوتی از نودها استفاده می شود.
این نودها علاوه بر اجرای عملیات های عادی که قبلا ذکر شده، قادر به مشارکت در سایر عملیات ها و کاربردهای داخلی بلاک چین هستند.
معمولا برای اجرای این نوع نودها مالکیت مقدار مشخصی از ارزدیجیتال خاص ضروری است. این کار برای تضمین مشارکت مناسب نود در شبکه انجام می شود.
عملکرد و کارایی هر نود، به نوع بلاک چین مربوطه آن بستگی دارد. بنابراین، آنها توانایی مشارکت در رای گیری، اجرای عملیات های پروتکل و تطبیق قوانین ایجاد شده در داخل بلاک چین را خواهند داشت.
همچنین از سایر کارکردهای نودها می توان به تایید و یا انتقال تراکنش ها اشاره کرد.
به این ترتیب، این نوع نودها، بدون وقفه و به طور مداوم در حال فعالیت هستند. به همین خاطر باید دارای ظرفیت اجرایی و ذخیره بالایی باشند.
همچنین نودهای ذخیره اطلاعات دیگری نیز وجود دارد. همانند آنچه که در بلاک چین به عنوان Both شناخته می شود.
وظیفه آنها ایجاد شبکه ذخیره ابری بزرگ برای اطلاعات است. این نودها کاملا به وسیله قراردادهای هوشمند بلاک چین Sia کنترل می شوند.
در نتیجه کاربران Sia قادر به اجاره فضای ذخیره در این نودهای ذخیره ای خواهند بود. در این صورت، بارگذاری هر نوع اطلاعات دلخواه به صورت امن و کاملا غیرمتمرکز در اختیار آنها قرار می گیرد.
با توجه به مطالب بیان شده، اهداف و کاربردهای نودها متنوع و متفاوت هستند. کارکرد و هدف نود به زیرساخت ها و توسعه شبکه مربوطه آن بستگی خواهد داشت.
