نود (Node) یا گره در بلاک چین چیست و انواع آن کدامند؟

نود در بلاکچین چیست؟ انواع گره‌ها چه نقشی در شبکه‌های بلاکچینی دارد؟ آینده Node در مارکت کریپتو به چه صورت است؟

در سال‌های اخیر رفته‌ رفته شاهد افزایش محبوبیت ارزهای دیجیتال و به‌تبع آن جلب توجه عمومی مردم، به آن‌ها بوده‌ایم. اقبالی که با گذشت زمان و رشد قیمت روز افزون این ارزها در سال‌های اخیر به ‌شدت افزایش یافته است. در نتیجه این موضوع افرادی که تمایل به سرمایه‌گذاری در این حوزه را دارند، به یادگیری مفاهیم مرتبط با این رمز ارزها متمایل شدند.

یکی از مفاهیم کاربردی در مارکت کریپتو، Node است که یکی از اجزای اصلی بلاک چین‌ها محسوب می‌شود و به کمک ساختار غیر متمرکز خود می‌تواند تراکنش‌ها را تایید و پردازش نماید. در ادامه به بررسی مفهوم نود در بلاکچین پرداخته و با جزئیات آن آشنا خواهیم شد.

نود در بلاکچین چیست؟

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ارزهای دیجیتال که سبب شده این ارزها در مقابل با سایر ارزهای رایج متفاوت باشند، غیر متمرکز بودن (Decentralized) آن‌هاست. این موضوع بدان معناست که این ارزها برای انجام صحیح عملیات و تراکنش‌های خود، متکی به هیچ نهاد و یا شخص ثالثی نیستند.

برای مثال بانک‌های مرکزی به انتشار و نحوه انجام تراکنش‌های آن‌‌ها دخالتی ندارد. این موضوع مهم‌ترین ویژگی ارزهای دیجیتال محسوب می‌شود. رمز ارزها برای آن‌که بتوانند ساختار غیر متمرکز خود را پیاده سازی کنند، از نودها استفاده می‌کنند. گره‌ها مجموعه‌ای از سیستم‌های کامپیوتری هستند که با وصل شدن به شبکه‌های بلاکچینی، تراکنش‌ها را دریافت و پردازش می‌کنند.

به کمک گره‌ها تمامی تراکنش‌ها به صورت غیر متمرکز و توسط کاربران پردازش و تایید می‌شوند. بدین ترتیب شبکه به هیچ نهاد ثالثی برای تایید اطلاعات وابسته نمی‌شود و می‌تواند به صورت مستقل و غیر متمرکز به فعالیت خود ادامه دهد.

نحوه عملکرد نود در بلاکچین

نودها ممکن است در هر شبکه بلاکچینی عملکرد و وظایف متفاوتی داشته باشند؛ اما به صورت کلی از یک سری الگوریتم‌ها و قوانین مشخص در تمامی شبکه‌ها پیروی می‌کنند. زمانی که یک تراکنش در بستر شبکه بلاکچین ایجاد می‌شود، اطلاعات داخل تراکنش به مجموعه‌ای از گره‌ها منتقل می‌شوند. در مرحله بعدی نودها در بلاکچین به بررسی صحت تراکنش صورت گرفته می‌پردازند. در صورتی که اکثر گره‌های حاضر در شبکه تراکنش را تایید کنند، تراکنش مربوطه تایید خواهد شد؛ اما در غیر اینصورت تراکنش رد می‌شود.

در واقع زمانی که اکثریت نودها در بلاک چین به درست بودن یک تراکنش رای بدهند، آن تراکنش در شبکه تایید می‌شود. بعد از تایید گره‌ها تراکنش‌ها در بلاک چین اضافه و ذخیره می‌شوند و پس از آن، اطلاعات آن‌ها به هیچ عنوان قابل تغییر نیستند و هیچ کاربری نمی‌تواند تراکنش ذخیره شده را دستکاری کند.

وظایف نود در بلاک چین

با توجه به این‌که نودها به‌عنوان ستون فقرات شبکه بلاکچین شناخته می‌شوند، وظایف متعددی برای آن‌ها معرفی شده است. انجام صحیح این وظایف توسط گره‌ها سبب می‌شود که شبکه بلاکچین به ‌صورت درست و صحیح عمل کرده و از انجام حملات سایبری تا حدود زیادی در امان باشد. در ادامه به معرفی عمده وظایف نود در بلاکچین می‌پردازیم:

• نگهداری دفتر کل توزیع شده (Distributed Ledger): دفتر کل توزیع شده یکی از مفاهیم پایه و اساسی در شبکه بلاکچین است. این دفتر به نگهداری و ثبت تراکنشات مختلف در شبکه بلاکچین می‌پردازد. با توجه به این‌که اطلاعات موجود در این دفترچه در گره‌های مختلفی نگهداری و ذخیره می‌شوند، از آن به‌عنوان دفتر اشتراکی یا توزیع شده نیز یاد می‌کنند.
  یکی از مهم‌ترین وظایف نودها نگهداری اطلاعات مربوط به این دفترچه‌ (اطلاعات مربوط به تراکنش‌های صورت گرفته) در خود است. در واقع نودها تمام یا بخشی از این اطلاعات را در درون خود نگهداری می‌کنند. انجام این وظیفه توسط گره‌ها سبب می‌شود تا اولا اطلاعات موجود در شبکه بلاکچین شفاف و در دسترس همه باشد و دوما امنیت این شبکه نیز در مقابله با فعالیت‌هایی مانند دستکاری یا حمله سایبری افزایش یابد.
• اجرا و نظارت بر اجرای قوانین: گره‌های موجود در یک شبکه بلاکچین با همکاری یکدیگر تلاش می‌کنند تا تمامی نودهای موجود در شبکه از قوانینی یکسان و مشخصی پیروی نمایند. این موضوع علاوه ‌بر افزایش امنیت شبکه سبب می‌شود که تمرکززدایی در بلاک چین‌ها دوچندان شود.
• تایید تراکنش‌ها: از مهمترین وظایف نود در بلاکچین بررسی صحت تراکنش‌های صورت گرفته در شبکه است. زمانی که یک تراکنش در شبکه انجام می‌شود هر Node به بررسی صحت آن می‌پردازد و در صورت نبود هیچ مشکلی، تراکنش را تایید می‌کند. مولفه‌هایی که توسط گره‌ها در زمان بررسی تراکنش‌ها بررسی می‌شوند شامل امضای دیجیتال، مطابقت با قوانین تعیین شده توسط بلاکچین مربوطه و توازن حساب‌ها میان طرفین معامله است. وجود چنین سازوکاری در شبکه بلاکچین سبب می‌شود از وقوع اتفاقاتی مانند تراکنش‌های جعلی جلوگیری شده و به حفظ و ثبات شبکه نیز کمک می‌کند.
• تمرکززدایی بلاکچین: مهم‌ترین وظیفه بلاکچین‌ها، ایجاد بستری غیر متمرکز برای پردازش اطلاعات است. شبکه‌ها برای آن‌که بتوانند به نهادهای ثالث و واسطه وابسته نباشند، از کاربران برای پردازش تراکنش‌ها کمک می‌گیرند. کاربران شبکه به عنوان نود در بلاکچین، به صورت غیر متمرکز تراکنش‌ها را دریافت و پردازش می‌کنند. وجود حجم زیادی از گره‌ها سبب می‌شود تا تمرکززدایی در بلاک چین‌ها افزایش پیدا کند و اعتماد کاربران به این شبکه‌ها بیشتر شود.
• ارائه برخی خدمات به کاربران شبکه بلاکچین: علاوه‌بر وظایفی که به آن‌ها اشاره کردیم Node به انجام برخی وظایف دیگر نیز می‌پردازد. از جمله این وظایف می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

  1. ارائه داده‌های بلاکچین: گره‌های موجود در شبکه بلاکچین اطلاعات مورد نیاز تحلیلگران و افراد علاقه‌مند را در اختیار آن‌ها قرار می‌‎دهد.
  2. میزبانی از کیف پول‌های ارز دیجیتال (Wallet): کیف پول‌ها که به‌صورت نرم افزاری و سخت افزاری موجود هستند، این امکان را به سرمایه‌گذاران رمز ارزها می‌دهند که دارایی‌های خود که مبتنی‌بر بلاکچین است را به‌صورت ایمن نگهداری کنند. انجام این کار توسط کیف پول‌ها با استفاده از Node انجام می‌شود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید نود در بلاکچین وظایف زیادی را بر عهده دارد و تا حدود زیادی عملکرد صحیح شبکه بلاکچین به آن‌ها وابسته است. بنابراین می‌توان گفت که هرچه تعداد گره‌های موجود در شبکه بلاک چین بیشتر باشد، قابلیت مقیاس پذیری این شبکه افزایش یافته و سهولت پردازش و عملکرد صحیح این شبکه را به‌دنبال خواهد داشت.

انواع نود در بلاکچین کدامند؟

1. نودهای کامل (Full Node)

نودهای کامل کاربرانی هستند که سیستم‌های خود را به صورت کامل در اختیار شبکه‌های بلاکچینی قرار می‌دهند تا بتوانند تراکنش‌های شبکه را پردازش کنند. این گره‌ها بیشترین وظیفه را در بلاک چین‌ها دارند و معمولا تایید نهایی تراکنش‌ها توسط این گروه انجام می‌شود. از جمله وظایف این نوع، می‌توان به تایید تراکنش‌های صورت گرفته، ذخیره سازی کل شبکه، تضمین امنیت و در نهایت مشارکت در مکانیزم‌های اجماع اشاره کرد.

کاربران برای آن‌که به عنوان یک نود کامل در شبکه فعالیت داشته باشند، باید از سخت افزارهای پیشرفته‌ای استفاده کنند. در صورتی که بنا به انجام تغییراتی در شبکه بلاکچین باشد، این گره‌های کامل هستند که بایستی در رای‌گیری شرکت کرده و برای اعمال رای نیز باید بیش از 50 درصد آن‌ها با نظر صادر شده موافق باشند.

در صورتی که موافقت 50 درصد از مشارکت کنندگان وجود نداشته باشد امکان هارد فورک در شبکه ذکر شده وجود خواهد داشت. از جمله مزایای این گره‌ها می‌توان به ضمانت حفظ امنیت و پایداری شبکه و تمرکززدایی بلاکچین اشاره کرد. در مقابل نیازمندی این دسته از گره‌ها به سخت افزار و پهنای باند قابل توجه از جمله معایب آن‌هاست.

2. نودهای سبک (Lightweight Nodes)

نودهای سبک در شبکه بلاکچین به‌عنوان گره‌های تایید پرداخت ساده (SPV) یاد می‌شوند و برخلاف nodeهای کامل، تنها ذخیره سازی بخشی از اطلاعات موجود در شبکه را انجام می‌دهند. به همین دلیل فضای ذخیره‌ سازی مورد نیاز آن‌ها کمتر از گره‌های کامل است.

فرآیند تایید تراکنش‌ها در گره‌های سبک دو مرحله‌ای است. در مرحله اول اطلاعات کلی تراکنش پردازش و تایید می‌شود و در مرحله دوم اطلاعات تایید شده برای گره‌های کامل ارسال می‌گردد. سرعت پردازش تراکنش‌ها در این نوع نسبت به گره‌های کامل بیشتر است. از جمله مزایای آن‌ها می‌توان به نیازمندی به سخت افزار ضعیف‌تر نسبت به گره‌های کامل، پردازش و همگام سازی سریع‌تر و در نهایت قابلیت سازگاری با موبایل اشاره کرد.

در مقابل از جمله معایب نودهای سبک می‌توان به اتکا آن‌ها برای عملکرد صحیح به گره‌های کامل و عملکرد محدود آن‌ها نسبت به تایید تراکنش‌‌های صورت گرفته در شبکه بلاکچین اشاره کرد.

3. نودهای تعدیل شده (Pruned Nodes)

Pruned nodes نوع خاصی از گره‌های کامل هستند که با انجام برخی از کارهای منحصر به فرد، full nodeها را اصلاح یا آپدیت می‌کنند. از جمله ویژگی‌های کلیدی نودهای تعدیل شده می‌توان به عملکرد منحصر به فرد و سفارشی آن‌ها با توجه به نیاز توسعه دهنده، توسعه توسط جامعه کاربر شبکه بلاکچین و بهره‌مندی از ویژگی‌های تجربی اشاره کرد.

از جمله مزیت‌های این نوع، می‌توان به بهبود کارایی شبکه و بهره‌ مندی از نوآوری مبتنی‌ بر جامعه اشاره کرد؛ اما با این حال معایبی همچون پیچیدگی توسعه و برنامه‌ریزی، خطرات امنیتی، ریسک ناسازگاری با اکوسیستم بلاکچین و وابستگی به توسعه دهندگان خود را دارند.

4. نودهای کامل آرشیوی (Archival Full Nodes)

این گره‌ها یک نوع full node به حساب می‌آیند که وظیفه دارند از کل اطلاعات داخل بلاک چین بک آپ بگیرند. نودهای کامل آرشیوی با ذخیره اطلاعات شبکه در سیستم‌های مختلف، امنیت بلاک چین را چند برابر می‌کنند.

از جمله ویژگی‌های کلیدی این گره‌ها علاوه ‌بر کپی سازی کل شبکه بلاکچین می‌توان به قابلیت تایید مستقل تراکنش‌ها و عدم نیاز به مکانیزم اجماع، افزایش امنیت و صحت عملکرد شبکه، دسترسی به داده‌ها و افزایش قابلیت غیر متمرکز بودن شبکه اشاره کرد. در مقابل مهم‌ترین معایب این دسته از گره‌ها نیازمندی آن‌ها به سخت افزارهای پیشرفته و پهنای باند قابل توجه است.

5. مستر نودها (Masternodes)

مستر نودها دسته‌ای از گره‌های کامل هستند که وظایف آن‌ها طیف گسترده‌تری از وظایف را نسبت به گره‌های معمولی کامل در برمی‌گیرد. آن‌ها با تایید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها، شرکت در رای گیری‌ها و نظارت بر عملکرد سایر گره‌ها، به توسعه شبکه‌های بلاکچینی کمک می‌کنند. این دسته از گره‌ها با توجه به مسئولیت‌های تخصصی خود نیازمند توان پردازشی و پهنای باند بالایی برای انجام وظایف خود هستند.

با توجه به وظایفی که مسترنودها در شبکه بلاکچین ایفا می‌کنند می‌توانند به بهبود کارایی و افزایش امنیت شبکه منجر شوند؛ اما با این حال نیازمندی آن‌ها به سخت افزار پیشرفته و پهنای باند بالا در کنار افزایش ریسک تمرکز از جمله مهمترین معایب این دسته از گره‌ها به شمار می‌رود.

6. نودهای استخراج کننده (Mining Nodes)

نودهای استخراج کننده نوعی از گره‌های موجود در شبکه بلاکچین هستند که وظیفه اصلی آن‌ها تایید میزان کار انجام شده برای استخراج یک بلاک است. در واقع این گره‌ها از مکانیزمی به‌ نام الگوریتم اثبات کار (PoW) برای تایید تراکنش‌ها و اضافه کردن بلاک‌های جدید به شبکه بلاکچین استفاده می‌کنند. این گره‌ها برای اضافه کردن بلاک جدید باید با استفاده از سخت افزار خود به حل محاسبات ریاضی پرداخته و در صورت موفقیت در حل آن اجازه دارند که یک بلاک را به شبکه اضافه کنند.

گره‌های استخراج کننده برای تایید تراکنش‌ها از فرآیند استخراج استفاده می‌کنند. به کمک فرآیند استخراج یا mining گره‌ها در ابتدا بلاک‌های جدیدی در شبکه ایجاد می‌کنند و سپس تراکنش‌ها را در بلوک ایجاد شده قرار می‌دهند. این نودها با توجه به نقش خود در تامین امنیت شبکه بلاکچین، ایجاد بلوک و تایید تراکنش‌های صورت گرفته در آن و اجماع غیرمتمرکز نقش کلیدی در شبکه بلاکچین دارند.

از جمله مزایای آن‌ها می‌توان به حفظ پایداری و امنیت شبکه بلاکچین، پاداش به کاربران و تایید تراکنش‌ها اشاره کرد. در مقابل اما این گره‌ها معایبی همچون مصرف انرژی بالا و آسیب‌های زیست محیطی در پی آن، رقابت شدید و آسیب پذیری در مقابل با حمله 51 درصدی را دارند.

7. نودهای استیکینگ (Staking Nodes)

نود استیکینگ یکی از محبوب‌ترین نودهای موجود در مارکت کریپتوکارنسی است. این دسته از گره‌ها در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات سهام (POS) پیروی می‌کنند، استفاده می‌شود. به کمک این گره‌ها کاربران می‌توانند هر مقدار از سرمایه خود را در آدرس‌های مشخصی قفل یا استیک کنند. این کار باعث می‌شود تا تراکنش‌ها به صورت غیر متمرکزتر پردازش و تایید شوند. در واقع قفل شدن دارایی‌ها باعث می‌شود تا گره‌های کامل با پاداش بیشتری به فعالیت خود ادامه دهند و در مقابل نودهای استیکینگ نیز میزان سود مشخصی را از شبکه دریافت کنند.

8. نود‌های مرجع (Authority Nodes)

گره‌هایی که اطلاعات شبکه را ذخیره و به عنوان Backup در سیستم‌های خود نگهداری می‌کنند، Authority node یا نودهای مرجع نام دارند. نودهای مرجع در شبکه‌هایی که از الگوریتم اجماع اثبات اعتبار (Proof of Authority)، اثبات سهام نیابتی (DPos) و تحمل خطای بیزانس (PBFT) پیروی می‌کنند؛ مورد استفاده قرار می‌گیرد. وجود چنین گره‌هایی در شبکه بلاکچین افزایش امنیت و بهبود سرعت این شبکه را به‌دنبال دارد.

9. نود‌های اعتبارسنجی (Validator Nodes)

گره اعتبارسنج یکی از رایج‌ترین نودهایی‌ست که در بیشتر بلاکچین‌ها حضور دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گره‌ها وظیفه دارند تا تراکنش‌های پردازش شده را مجدد بررسی و تایید نمایند. به کمک گره‌های اعتبارسنج امنیت شبکه دوچندان می‌شود و تراکنش‌ها با دقت بالاتری در بلاک چین ثبت می‌گردند.

10. سوپر نودها (Super Nodes)

این دسته گره‌ها وظیفه دارند تا میان یک یا چند نود ارتباط برقرار کنند. به کمک سوپر نودها شبکه می‌تواند با سرعت بالاتری تراکنش‌ها را در بین گره‌ها تقسیم بندی کند. این کار باعث می‌شود تا مقیاس پذیری شبکه افزایش یابد و توان عملیاتی بلاک چین بهبود پیدا کند. معمولا برای تبدیل شدن به یک super node در بلاکچین‌ها کاربران باید از سیستم‌های پردازشی قدرتمندی استفاده کنند.

از جمله مزیت‌های وجود سوپر گره‌ها در شبکه بلاکچین می‌توان به مقیاس پذیری بهتر آن‌ها در مقایسه با سایر گره‌ها، کمک به کاهش تاخیر در شبکه و افزایش امنیت آن اشاره کرد. از جمله معایب وجود آن‌ها در شبکه نیز می‌توان به امکان افزایش تمرکز در شبکه بلاکچین، پیچیدگی فنی و نیازمندی به سخت افزار پیشرفته اشاره کرد.

آینده نودها در مارکت کریپتو

زیر ساخت اصلی تمامی بلاکچین‌ها توسط نودها ایجاد شده که با رشد مارکت کریپتو، فعالیت و توسعه آن‌ها نیز افزایش پیدا می‌کند. یکی از تکنولوژی‌هایی که می‌تواند تاثیر بسزایی در آینده نودها بگذارد، فناوری هوش مصنوعی (artificial intelligence) است. به کمک هوش مصنوعی بلاکچین‌ها می‌توانند با امنیت بسیار بالاتری تراکنش‌ها را پردازش و تایید نمایند.

تکنولوژی AI قدرت پردازشی بسیار بالایی داشته و می‌تواند در مدت زمان کوتاهی حجم زیادی از اطلاعات را دریافت کرده و پردازش کند. با ادغام تکنولوژی هوش مصنوعی با گره‌های شبکه، کاربران می‌توانند با هزینه کمتر به عنوان یک نود در بلاک چین فعالیت کرده و تراکنش‌ها را پردازش کنند.

علاوه بر هوش مصنوعی، الگوریتم‌های اجماع بلاکچین‌ها روز به روز در حال تغییر هستند. این الگوریتم‌ها تلاش می‌کنند تا میزان مقیاس پذیری شبکه‌ها را افزایش دهند و تعداد نودهای یک بلاک چین را بیشتر کنند. با افزایش گره‌های شبکه، آن بلاک چین غیر متمرکزتر شده و در نتیجه می‌تواند اعتماد بیشتری از کاربران را به خود جلب کند. در مجموع نودهای شبکه نقش بسیار پررنگی در آینده مارکت کریپتوکارنسی دارند و رشد و توسعه آن‌ها باعث بزرگ شدن بازار ارزهای دیجیتال می‌شود.

بیشتر بخوانید: الگوریتم اجماع چیست به زبان ساده

نحوه راه‌ اندازی نود در بلاکچین

با توجه به اینکه انواع مختلفی از نود در بلاکچین وجود دارند، کاربران به راحتی می‌توانند در شبکه‌های مختلف به عنوان node فعالیت کنند. بیشتر شبکه‌های بلاکچینی از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند. به کمک این الگوریتم کاربران می‌توانند بسته به میزان سرمایه خود، در بلاک چین فعالیت کرده و تراکنش‌ها را پردازش نمایند. هر چه کاربران میزان سرمایه بیشتری را برای فعالیت خود در شبکه‌ها اختصاص دهند، بلاکچین‌ها پاداش بیشتری به آن‌ها پرداخت می‌کنند.

کاربران می‌توانند بسته به نگاه سرمایه گذاری خود به دو صورت نود کامل و سبک در شبکه فعالیت کنند. در مدل full node کاربران باید سیستم پردازشی خود را به صورت کامل به بلاک چین متصل نمایند. به عنوان مثال در شبکه اتریوم کاربران برای فعالیت به عنوان یک گره کامل باید سیستمی با حداقل حافظه 500 گیگابایتی و CPU چند هسته‌ای را تهیه نمایند تا بتوانند به صورت مداوم اطلاعات شبکه را ذخیره و پردازش کنند.

در حالت نود سبک کاربران نیازی به سیستم پردازشی ندارند و تنها کافیست تا بسته به الگوریتم اجماع شبکه، بخشی از کوین‌ها یا توکن‌های بلاک چین را خریداری کرده و آن‌ها را در آدرس‌های مشخصی استیک کنند. در هر دو حالت کاربران به یک کیف پول ایمن نیازمند هستند. کیف پول‌هایی همچون متامسک (MetaMask)، تراست والت (Trust Wallet)، اتمیک والت (Atomic Wallet)، کیف پول سیف پل (SafePal)، لجر (Ledger) و ترزور (Trezor) بهترین گزینه‌ها برای ذخیره پاداش شبکه‌ها به شمار می‌آیند.