نود چیست؟ بررسی مفهوم گره یا Node در ارز دیجیتال

بی‌شک تا به حال حین مطالعه در رابطه با ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین یا خواندن مقالاتی در رابطه با بلاکچین‌ها، با عبارت نود یا گره مواجه شده‌اید. در مفهوم کلی، نود در بلاکچین یک مشارکت کننده در شبکه محسوب می‌شود. همان‌طور که می‌دانید، بلاکچین یک تکنولوژی غیر متمرکز است و هیچ نهادی آن را کنترل نمی‌کند. نودها در این تکنولوژی به نوعی حافظ امنیت و ضامن غیرمتمرکز بودن شبکه هستند. در این مقاله می‌خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که نود چیست؟

نود در بلاکچین چیست؟

شاید پاسخ به این سوال که نود چیست کمی پیچیده به نظر بیاید اما به زبان ساده هر سیستم کامپیوتری که به شبکه بلاکچین متصل شود یک نود (Node) است. قبل‌تر هم اشاره کردیم که بلاکچین‌‌ها سیستم‌های غیر‌متمرکز‌ هستند که سرور محرمانه‌ی مرکزی و یک کنترل کننده‌ی واحد ندارند. این فقدان نهاد مرکزی را مشارکت‌کنندگان یا همان گره‌ها جبران می‌کنند. گره‌ها همچنین انجام تراکنش‌های همتا به همتا (P2P) را در بستر شبکه ممکن می‌سازند.

نود را می‌توان به زبان دیگری نیز معنی کرد؛ یک کامپیوتر که نرم‌افزار شبکه را روی سیستم خود پیاده می‌کند و از طریق اینترنت به سایر کامپیوترهای مانند خود متصل می‌شود. هر‌چه تعداد این کامپیوترها بیشتر باشد؛ زیرساخت شبکه بلاکچین قوی‌تر می‌شود و میزان مقیاس‌پذیری آن افزایش می‌یابد.

 طبقه‌بندی نود در بلاکچین

نود را می‌توان کلاینت‌هایی دانست که عملکرد کیف پول‌های دیجیتالی را ارائه می‌دهند. در شبکه بلاکچین دو دسته نود داریم؛ نود کامل‌ (Full nodes)، نودهای سبک (SPV)، نود استخراج‌کننده (Miner Node) و سوپرنود (SUPER NODE)

نود کامل

نود کامل یا Full Node از اجزای اصلی زنجیره است. می‌توان گفت در غیاب این عضو بلاکچین عملاً از کار می‌افتد. این نود در شبکه مسئول تایید تراکنش‌ها و حفظ امنیت سیستم است. نود کامل یک نسخه‌ی کلی از شبکه را دانلود و شبیه به یک سرور مرکزی عمل می‌کند.

 همچنین برای ایجاد تغییرات در شبکه، نود کامل باید در رأی‌گیری‌ها شرکت کند. برای ایجاد هر تغییر در بستر بلاکچین باید بیش از ۵۰ درصد نودهای کامل با آن تغییر موافقت کنند. در صورتی که ۵۱ درصد آن‌ها مخالف تغییر موردنظر باشند؛ این تغییر رخ نخواهد داد.

در این حالت، Blaockchain برای ایجاد تغییرات جدید باید انشعاب پیدا کند که اصطلاحاً به آن “هارد فورک” گفته می‌شود. در نتیجه، عامل ایجاد هارد فورک‌ها نیز نودهای کامل هستند. این دسته از نودهای بلاکچینی خود به چند زیر مجموعه تبدیل می‌شوند:

• تعدیل یافته
• آرشیوی
• سرمایه‌گذار
• مرجع
• مسترنود

نود سبک

یکی دیگر از انواع نود، نود سبک است. این نود به جای دانلود یک نسخه‌ی کامل از بلاکچین،‌ بررسی می‌کند که در لحظه فعلی کدام بلاک،‌ آخرین بلاک زنجیره و مناسب انجام یک تراکنش است. نود سبک یا SPV که به آن Lightweight node نیز گفته می‌شود؛ در فرایند روزمره‌ی رمزارزها مورد استفاده قرار می‌گیرد و متکی به نودهای کامل است. نود سبک  به معنای نود تایید پرداخت ساده، منابع زیادی نیاز ندارد و سهولت کار را جایگزین امنیت کرده است.

نکته:‌ نوع دیگری از نودها هم در بلاکچین فعالیت دارند که به آن‌ها نود ماینر یا استخراج کننده می‌گویند. نودهای ماینر با استفاده از سخت‌افزارهای قدرتمند و به کار گرفتن قدرت پردازش سیستم خود یا از طریق دستگاه‌های ماینینگ، به استخراج بلاک‌های جدید در شبکه می‌پردازند و از طرف شبکه پاداش دریافت می‌کنند.

نود استخراج‌کننده

نودهای استخراج کننده یکی دیگر از انواع نود در ارز دیجیتال هستند که وظیفه تایید تراکنش‌های شناور را بر عهده دارند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نودها این است که برای تایید تراکنش و استخراج بلاک جدید تنها نیاز به دریافت اطلاعات بلاک قبلی دارند. نودهای استخراج کننده برای استخراج بلاک‌های جدید از دستگاه‌های ماینینگ قوی استفاده می‌کنند و در قبال این کار از شبکه، پاداش دریافت می‌کنند.

ماینرها می‌توانند به صورت انفرادی یا گروهی، عملیات استخراج را انجام دهند. ماینرهایی که به صورت انفرادی قصد استخراج دارند باید نود کامل را فعال کنند اما ماینرهایی که به استخر استخراج متصل می‌شوند، نیازی به انجام این‌کار ندارند و فقط فردی که مسئول استخر ماینینگ است، می‌بایست باید فول نود را فعالسازی کند.

سوپرنود

یکی دیگر از انواع نود در ارز دیجیتال، سوپر نود است. سوپر نودها، نودهایی هستند که تمام اعضا می‌توانند آن‌ها را ببینند. مهم‌ترین وظیفه سوپر نودها ایجاد ارتباط بین دو نود است. به عبارت دیگر می‌توان گفت سوپر نودها یک کانال ارتباطی هستند. سوپر نودها به صورت ۲۴ ساعته فعال هستند و به همین دلیل به‌توان مصرفی و اینترنت با سرعت بالاتری نیاز دارند. 

وظایف اصلی نود در بلاکچین چیست؟

نود در ارز دیجیتال، دو وظیفه مهم را برعهده دارند که در ادامه در مورد آن‌ها توضیح می‌دهیم. 

انجام الگوریتم اجماع در بلاکچین

فرض کنید قصد دارید مقداری بیت کوین به کیف پول دیجیتال یکی از دوستان خود انتقال دهید. در این حالت شما با انجام مراحل انتقال یک تراکنش را در بستر شبکه منتشر می‌کنید. ضمانت انجام این تراکنش گرفتن تایید از سوی گره‌های شبکه است. یعنی باید منتظر بمانید تا نودها تراکنش شما را تایید کنند.

 فرایند گرفتن تایید از نود در بلاکچین را الگوریتم اجماع می‌گویند. این الگوریتم مراحل اعتبارسنجی و تایید تراکنش‌ها را شامل می‌شود و انجام آن بر عهده‌ی نودهاست. ساز و کار اجماع یکی از اصلی‌ترین ارکان امنیت شبکه است.

 الگوریتم اجماع به دو صورت گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام صورت می‌گیرد که در هر دو روش نودها نقش اصلی را ایفا می‌کنند.

 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 شرکت داشته باشند.

گواه اثبات سهام‌ (PoS): این شیوه با‌ توجه به میزان ارز ذخیره شده در کیف پول نودها انجام می‌شود. هر نود بسته به میزان ارزی که در کیف پول خود استیک می‌کند، می‌تواند تراکنش‌ها را تایید کند.

حفظ بلاکچین از حملات ۵۱٪

نودها بعد از الگوریتم اجماع کار مهم دیگری نیز در بلاکچین انجام می‌دهند. همان‌طور که در ابتدای مقاله اشاره کردیم؛ حضور نود ضامن امنیت شبکه است.

حملات ۵۱٪ که خطرناک‌ترین و رایج‌ترین حمله به بلاکچین‌ها هستند، به این ترتیب رخ می‌دهد که مهاجم یا مهاجمین می‌توانند بیش از ۵۰ درصد قدرت پردازش شبکه را در اختیار بگیرند و در روند طبیعی فعالیت آن اختلال ایجاد کنند.

 به دلیل آن‌که شبکه سرور مرکزی ندارد؛ مهاجم باید به سیستم‌‌های شخصی گره‌ها دسترسی پیدا کند. هرچه تعداد گره‌ها در بلاکچین افزایش پیدا کند، احتمال حمله‌ ۵۱٪ کاهش پیدا می‌کند. زیرا در این شرایط مهاجمین باید هزینه، زمان و انرژی بیشتری برای دسترسی به سیستم‌ها صرف کنند.

 در حال حاضر، می‌‌توان گفت شبکه بیت کوین به‌دلیل تعداد بالای کاربرانش یا همان نودها، از حملات ۵۱ درصد در امان است.

ایجاد تغییرات توسط نود در بلاکچین

تغییر در شبکه بلاکچین به آسانی صورت نمی‌گیرد. تغییرات این سیستم به‌طور معمول مربوط به پارامترهای اجماع مانند پاداش استخراج بلاک جدید، زمان استخراج بلاک، انتقال از الگوریتم PoW به PoS، اجرای برنامه‌های جدید و سایر موارد این‌چنینی است.

 طبق الگوریتم اجماع، کوچک‌ترین تغییرات باید به تایید همه یا بخش بزرگی از کاربران آن برسد. این روند سبب می‌شود که گاهی تغییرات موردنظر که مورد قبول اکثریت شبکه قرار نمی‌گیرد؛ به ایجاد یک انشعاب جدید در سیستم مجر شود. این انشعاب‌ها فورک نام دارند و در دو حالت هارد فورک و سافت فورک صورت می‌گیرند. در ادامه، به بررسی نقش نود در این فرایندها می‌پردازیم.

گره‌ها در هارد ‌فورک (Hard Fork)

هارد فورک‌ها زمانی اتفاق می‌افتند که همه‌ی نودهای کامل‌ (بیش از ۵۱ درصد) با یک تغییر موافقت نکنند. پس از ایجاد هارد‌فورک، تمام گره‌ها باید آپدیت جدید را بر روی سیستم خود به‌روز‌رسانی کنند و آن‌هایی که این آپدیت را دریافت نکنند، از طرف شبکه و از طریق الگوریتم اجماع رد خواهند شد.

هارد‌فورک‌ها معمولاً به کاهش تعداد زیادی نود در شبکه منجر می‌شوند. این روند و کاهش تعداد گره‌ها که ضامن امنیت شبکه‌های بلاکچین هستند؛‌ سیستم را دچار اختلا‌ل‌های امنیتی می‌کند. به‌همین خاطر عموماً توسعه‌دهندگان و نودهای کامل از ایجاد تغییرات گسترده و کلی در بستر شبکه اجتناب می‌کنند.

گره‌ها در سافت‌ فورک (Soft Fork)

یکی دیگر از روش‌‌های ایجاد تغییر در بلاکچین، سافت ‌فورک‌ها هستند. سافت ‌فورک نرم‌تر از هارد ‌فورک برخورد می‌کند و گره‌ها را مجبور به آپدیت فوری نرم‌افزار نمی‌کند.

 در این حالت اگر بیش از ۹۵ درصد نودها به‌روزرسانی جدید را دریافت کنند، الگوریتم اجماع به‌صورت خودکار تغییر خواهد کرد و پس از آن، نودها و تراکنش‌هایی که از قوانین جدید پیروی نکنند، توسط شبکه رد می‌شوند.

اهمیت نود در بلاک چین

در این مقاله به سوال نود چیست پاسخ دادیم و بررسی کردیم که نود در ارز دیجیتال از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بدون حضور آن‌ها امنیت شبکه متزلزل خواهد شد و مقیاس‌پذیری از بین می‌رود. هرچه تعداد سیسستم‌هایی که نرم افزار بلاکچین را اجرا می‌کنند که در لغت به آن‌ها گره یا نود می‌گوییم بیشتر باشد، این شبکه به اهداف خود که عدم تمرکز اطلاعات و انجام فرایندهای مختلف بدون نیاز به حضور شخص سوم است؛ نزدیک‌تر خواهد شد.

۳ دفتر کل توزیع شده چیست؟

۴

گره یا نود چیست؟

۵ کریپتوگرافی به چه معناست؟

گام قبلی (۴/۲۷) گام بعدی

گام قبلی

(۴/۲۷)

گام بعدی