گره یا نود چیست؟ مفهوم آن در بلاکچین

گره یا نود چیست؟

گره یا نود به عبارتی به هر سیستم کامپیوتری که به شبکه بلاکچین متصل شود یک نود در بلاکچین گفته می‌شود.

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 بلاکچین ممکن می‌سازند. 

اگر تعریف دیگری برای نود بخواهیم بیان کنیم، می‌توان گفت  یک کامپیوتر که نرم‌افزار بلاکچین را بر 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. همچنین شما می توانید با شرکت در دوره رایگان ارز دیجیتال، در این زمینه موفقیت های بسیار زیادی را بدست آورید.

نقش گره در بلاکچین

• اعتبارسنجی یک بلوک جدید را انجام دهد.
• تاریخچه معاملات یک بلوک را ذخیره و نگهداری کند.
• سایر گره های موجود در بلاک چین را به روز کند تا اطمینان حاصل شود که همه گره های موجود در بلاک چین آخرین اطلاعات را دارند.

به عنوان مثال در یک بلاک چین با مدل اثبات کار (PoW) نود های ماینری وجود دارند که وظیفه آنها به این شرح است:

• وظیفه نود این است که یک معمای ریاضی را حل کند، معاملات را در یک بلوک قرار دهد و اطلاعات را به گره های دیگر بلاک چین ارسال کند.
• نودها، بلوکی را که دارای امضای معتبری باشد و قانونی به نظر برسد، می پذیرند یا در غیر این صورت آن را رد می کنند.
• مرحله آخر این است که گره ها نسخه به روز شده دفتر توزیع شده خود را با هر گره دیگر به اشتراک می گذارند، که به همه اجازه می دهد یک نسخه یکسان از بلاک چین را در مدت زمان کوتاه دریافت کنند.

طبقه بندی نود یا گره در بلاکچین

• نود کامل

نود کامل یا Full Node از اجزای اصلی بلاکچین است. می‌توان گفت در غیاب این عضو بلاکچین از کار می‌افتد. این نود در شبکه مسئول تایید تراکنش‌ها و حفظ امنیت سیستم است. نود کامل یک نسخه‌ی کلی از بلاکچین 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.

گره‌های کامل، نودهایی هستند که  از شبکه بیت کوین محافظت کرده و امنیت آن را تامین می‌کنند و البته عضو جدانشدنی این شبکه هم محسوب می‌شوند. این گره‌ها همچنین به خاطر مشارکت در فرآیند تایید تراکنش‌ها و بلاک‌ها بر اساس قوانین اجماع سیستم، با عنوان «نودهای اعتبارسنجی کامل (Fully Validating Nodes)» نیز شناخته می‌شوند. فول نودها قادر به انتقال تراکنش‌ها و بلوک‌های جدید به درون بلاک چین نیز هستند.

نیازمندی‌های حداقلی اجرای یک فول نود بیت کوین کور عبارتند از:

• دسکتاپ یا لپتاپ مجهز به آخرین نسخه ویندوز، مک یا لینوکس
• ۲۰۰ گیگابایت فضای خالی دیسک
• ۲ گیگابایت حافظه رم (RAM)
• اتصال اینترنت پر سرعت دارای سرعت آپلود حداقل ۵۰ کیلوبایت/ثانیه
• اتصال نامحدود یا اتصال دارای محدودیت آپلود بالا. میزان آپلود فول نودهای آنلاین ممکن است از ۲۰۰ گیگابایت و مقدار دانلود نیز از ۲۰ گیگابایت در ماه فراتر رود. همچنین در هنگام اجرای گره کامل ارز دیجیتال برای اولین بار، به دانلود تقریبا ۲۰۰ گیگابایت نیاز دارید.
• فول نود شما باید حداقل ۶ ساعت در روز یا در شرایط بهتر، به صورت ۲۴/۷ کار کند.

در این حالت، بلاکچین 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.

• گره‌های لیسنینگ (سوپر نودها)

یک نود لیسنینگ یا سوپر نود اساسا یک گره کامل است که قابلیت مشاهده عمومی آن وجود دارد. این نوع گره به برقراری ارتباط و تهیه اطلاعات برای دیگر نودهایی که درصدد ایجاد ارتباط با آن هستند، می‌پردازد. سوپر نود در اصل یک نقطه توزیع مجدد است که ممکن است به‌عنوان هر دوی منبع داده و پل ارتباطی عمل کند.

یک سوپر نود قابل اطمینان عموما به صورت ۲۴/۷ اجرا می‌شود و با داشتن چندین اتصال پایدار، به انتقال تاریخچه بلاک چین و داده‌های تراکنش‌ها به دیگر نودهای سراسر دنیا می‌پردازد. به همین خاطر، یک سوپر نود در مقایسه با یک فول نود پنهان، نیازمند قدرت محاسباتی بیشتر و اتصال اینترنت بهتر خواهد بود.

• نودهای ماینرها

افراد برای استخراج بیت کوین در فضای رقابتی امروز، نیازمند سرمایه گذاری در برنامه‌ها و سخت‌افزارهای تخصصی ماینینگ هستند. این برنامه‌های ماینینگ (نرم‌افزارها) مستقیما به نرم‌افزار بیت کوین کور مرتبط نبوده و موازی با آن در جهت تلاش برای استخراج بلاک‌های بیت کوین اجرا می‌شوند. ماینرها به دو صورت انفرادی (سولو) یا گروهی (در یک استخر) به فعالیت می‌پردازند.

با اینکه فول نودهای ماینرهای انفرادی تنها از کپی بلاک چین شخصی خود استفاده می‌کنند، اما ماینرهای درون یک استخر با یکدیگر کار کرده و هر کدام منابع محاسباتی خود را به اشتراک می‌گذارند. در یک استخر ماینینگ، تنها مدیر استخر ملزم به اجرای گره کامل ارز دیجیتال است، که به آن «فول نود ماینر استخر» می‌گویند.

• نود کامل تعدیل یافته

نود تعدیل یافته (Pruned Full Node) دسته‌ای از نود‌های کامل هستند. نود‌های تعدیل یافته نیز اطلاعات شبکه را از اولین بلاک بارگذاری و ذخیره می‌کنند. هنگامی ظرفیت حافظه آن‌ها پر شد و به حد تعیین شده رسیدند، داده‌های قدیمی را حذف و تنها اطلاعات هدر و ترتیب قرارگیری بلاک‌ها را ذخیره می‌کنند.

برای مثال اگر محدودیت حجم را ۱۰۰۰ مگابایت تعیین کنید، صرفاً می‌توانید داده‌های آخرین بلاک‌های شبکه را ذخیره کنید. البته پیش از این رسیدن به این وضعیت، ابتدا باید داده‌های تمام بلاک چین را بارگذاری، بررسی و اعتبار همه بلاک را تأیید کنید. از آنجایی که گره‌های تعدیل یافته یک نود کامل هستند می‌توانند در اعتبارسنجی تراکنش‌ها و مسائل مربوط به اجماع شرکت کنند.

• node کامل آرشیوی

نود آرشیوی (Archival Full Node) همان چیزی است که بیشتر مردم هنگام صحبت در مورد گره‌های کامل به آن اشاره می‌کنند. نود‌های آرشیو شبیه سروری هستند که داده‌های بلاک چین را در پایگاه داده خود میزبانی می‌کنند.

وظیفه اصلی این نود‌ها حفظ هماهنگی در بلاک چین و اعتبارسنجی تراکنش‌ها است. تنها تفاوت میان نود‌های آرشیوی و نود‌های تعدیل یافته در میزان فضای هارد دیسک مورد استفاده برای ذخیره‌سازی داده‌های بلاک چین است. گره‌های آرشیوی نیز به چند زیر دسته تقسیم می‌شوند: آن‌هایی که می‌توانند بلاک‌های جدید به بلاک چین اضافه کنند و آن‌هایی که قادر به انجام این کار نیستند.

• نود سبک یا کلاینت سبک یا SPV

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

به طور خلاصه، SPV روشی است که بدون نیاز به دانلود کل داده‌های بلاک‌ها، امکان بررسی قرار گرفتن تراکنش‌ها در یک بلاک را برای یک کاربر مهیا می‌کند. از این رو، کلاینت‌های SPV به اطلاعات تهیه‌شده توسط دیگر گره‌های کامل (سوپر نودها) متکی هستند. کلاینت‌های سبک به‌عنوان یک نقطه ارتباطی عمل کرده و توسط بسیاری از کیف پول‌های ارز دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تفاوت نودهای ماینر و نودهای کامل

همانطور که اشاره کردیم که به کاربرانی که گره های کامل را اجرا میکنند پاداش داده نمی شود. در عوض، آنها انگیزه حفظ و تمرکز زدایی بیشتر بلاک چین را دارند. این برای کاربرانی که استخراج می کنند متفاوت است و معمولاً برای فعالیتی که انجام می دهند کارمزد و پاداش دریافت می کنند.

تفاوت کلیدی دیگر بین استخراج و اجرای یک گره کامل این است که برای شناسایی معیارهای (اجماع) معاملات معتبر، یک استخراج کننده ملزم به اجرای یک گره کامل است. بدون این اطلاعات ، یک استخراج کننده نمی تواند بلوک های صحیح را به یک شبکه اضافه کند و پاداش دریافت کند. از طرف دیگر ، یک گره کامل به وجود یک استخراج کننده نیاز ندارد. یک دستگاه (مانند رایانه یا سرور) توانایی ذخیره و دریافت داده ها را دارد بدون اینکه بخواهد بلوک های جدیدی را ایجاد کند.

نمونه‌ای از نودها در شبکه‌های مختلف بلاکچین

• بیت کوین

اجرای یک گره بیت کوین به معنای استفاده از منابع رایانه و پهنای باند اینترنتی اضافی است که به کاربران بیت کوین امکان ارسال تراکنش و دریافت اعلان برای هرگونه فعالیت در کیف پول دیجیتال را می دهد. اجرای گره بیت کوین همان استخراج بیت کوین نیست و برای اجرای یک گره کامل بیت کوین هیچ کارمزد بلوکی وجود ندارد.

برای اجرای یک گره کامل بیت کوین، باید به وب سایت رسمی Bitcoin Core بروید و نرم افزار پیاده سازی آن را بارگیری کنید. طبق وب سایت گروه توسعه دهنده، قبل از اینکه بتوانید به عنوان یک گره کامل قبول شوید، نیازهای خاصی باید برآورده شوند.

نیازهای گره کامل:

1. دسکتاپ یا لپ تاپ که نسخه های اخیر ویندوز، Mac OS X یا Linux را اجرا می کند.
2. ۷ گیگابایت فضای ذخیره سازی، با حداقل سرعت خواندن / نوشتن ۱۰۰ مگابایت در ثانیه.
3. ۲ گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری حداقل ۴۰۰ کیلوبیت (۵۰ کیلوبایت) در ثانیه.
5. حداقل شش ساعت در روز نود کامل شما در حال کار باشد.

توجه داشته باشید که اجرای گره بیت کوین با خطرات احتمالی و هزینه های اضافی همراه است. در برخی کشورها، هر نوع فعالیت بیت کوین، از جمله اجرای گره، ممنوع است. نود های بیت کوین همچنین در معرض هکرهایی هستند که قصد بهره برداری از شبکه را دارند.

• اتریوم

در شبکه اتریوم، یک کاربر می تواند سه نوع مختلف نود را اجرا کند: سبک، کامل و بایگانی. تفاوت آنها در سرعت همگام سازی آنها با کل شبکه است.

روشهای زیادی برای اجرای نود اتریوم وجود دارد، اما برخی از سخت افزارهای معروف که می توانند در شبکه کار کنند “DAppNode” و “Avado” هستند. گره های اتریوم تقریباً همان نیازهای گره های بیت کوین را دارند که فقط مورد اول (نود سبک) به قدرت محاسباتی کمتری نیاز دارد.

توجه داشته باشید که قبل از اجرای نود اتریوم، بهتر است ابتدا محدودیت های پهنای باند اینترنتی خود را بررسی کنید.

نود های اتریوم برای ایمن و قابل اعتماد بودن شبکه بلاک چین و همچنین شفاف بودن آن ضروری هستند. در واقع، هر کسی می تواند نود ها و عملکردهای آنها را از طریق ردیاب گره “Etherscan” در شبکه مشاهده کند.

• مونرو

گره های مونرو توسط برنامه ای به نام “daemon” اجرا می شوند. عملکرد یک گره کامل مونرو، در مقایسه با بیت کوین، فضای ذخیره سازی و پهنای باند بیشتری دارد. به خاطر داشته باشید که اجرای یک گره مونرو با استخراج مونرو برای کارمز های بلوکی متفاوت است.

طبق راهنمای وب سایت Monero ، در آخرین نسخه مونرو، میزان مناسب ذخیره سازی حدود ۳۰ گیگابایت است و با گذشت زمان افزایش می یابد . علاوه بر این، برای اینکه بتوانند کل بلاک چین را بدون تاخیر هماهنگ کنند، کاربران باید به اینترنت وصل شوند.

• بیت کوین کش

نقش گره های بیت کوین کش مانند نحوه کار گره های دیگر است. آنها به امنیت شبکه کمک می کنند و به بررسی معاملات کمک می کنند. مانند شبکه های بلاک چین فوق که ذکر شدند، شبکه بیت کوین کش همچنین به نود هایی که در استخراج ارز شرکت می کنند پاداش اختصاص می دهد. با این حال اجرای یک گره بدون استخراج منجر به دریافت کارمزد نمی شود.

بیت کوین کش یک هارد فورک از بیت کوین است که طرفدار افزایش اندازه بلوک است، به همین دلیل است که با وجود معاملات کمتر از بیت کوین، اندازه بلاک چین نسبتاً بزرگ آن ۱۹۴ گیگابایت است .

• دش کوین

دش کوین از مسترنود “Masternodes” استفاده می کند که برای اطمینان از امنیت و اجماع بلاک چین آن کار می کند و از کاربران می خواهد حداقل ۱۰۰۰ دش را به عنوان استیکینگ در اختیار شبکه قرار دهند و رایانه ای داشته باشند که آخرین به روزرسانی “Linux” را اجرا می کند.

نقش اصلی یک مسترنود نگهداری یک کپی از حالت کامل بلاک چین و کمک به تسهیل تسویه حساب معاملات مانند ارسال دارایی و تغییر نام است. مانند ماینرها، به مسترنود ها خدماتی که به شبکه ارائه می دهند کارمزد داده می شود.

• بلاکچین هوشمند بایننس

نودهای بلاک چین هوشمند بایننس وظیفه دارند وضعیت حساب های موجود در بلاک چین را تایید کنند. نود ها یا اپراتورهای این شبکه یک کپی کامل از شبکه دارند و در صورت لزوم پاسخ هایی را به درخواستهای مبتنی بر شبکه ارائه می دهند. در اینجا شرایط پیشنهادی مورد نیاز برای اجرای یک گره کامل یا یک گره اعتبارسنج در بلاک چین بایننس آورده شده است.

نود کامل:

1. ۱ ترابایت فضای ذخیره سازی.
2. پردازنده رایانه ای با هشت هسته CPU.
3. ۳۲ گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری / بارگیری حداقل ۱ مگابایت در ثانیه.

نود اعتبارسنج:

1. فضای ذخیره سازی ۲ ترابایتی.
2. پردازنده رایانه ای با هشت هسته پردازنده.
3. ۳۲ گیگابایت حافظه (RAM).
4. اتصال به اینترنت با سرعت بارگذاری / بارگیری حداقل ۱ مگابایت در ثانیه.

انواع مختلف نود در شبکه

• نودهای شبکه مخابراتی

سیستم شبکه مخابراتی مجموعه‌ای از دستگاه‌ها یا نودها است که با یک پیوند فیزیکی یا یک مدار مجازی به هم متصل می‌شوند. سیستم های مخابراتی برای تبادل انواع مختلف اطلاعات مانند صدا، تصویر، متن و تصویر بین nodeها استفاده می‌شوند. شبکه‌های تلفن نمونه‌ای از شبکه‌های مخابراتی هستند که در آن‌ها به هر تلفن یا تلفن هوشمند جداگانه یک node گفته می‌شود.

• نودهای اینترنت یا Internet Network Node

در شبکه اینترنت، هاست‌ها میزبان نودهای فیزیکی شبکه هستند که با آدرس IP شناسایی می‌شوند. هر کامپیوتر شامل یک آدرس IP منحصر به فرد و یک آدرس Mac است. بنابراین هاست به عنوان یک node در شبکه اینترنت شناخته می‌شود.

برخی از دستگاه‌ها در سیستم شبکه مانند بریج یا سوئیچ‌ها هستند که آدرس IP ندارند اما دارای Mac آدرس هستند. بنابراین این نوع دستگاه‌ها به عنوان نودهای LAN در نظر گرفته شده و نودهای اینترنتی نیستند. دستگاه‌های دیگری هم هستند که مانند access point های بیسیم، آدرس IP ندارند. این دستگاه‌ها نیز می‌توانند شبکه فیزیکی یا نودهای LAN باشند اما این‌ها هم نودهای اینترنتی نیستند.

• نودهای LAN و WAN

در شبکه‌های محلی یا LAN و شبکه‌های گسترده یا WAN نودها به دستگاه‌هایی گفته می‌شود که به طور مشخص وظیفه خاصی را در شبکه بر عهده دارند. برای انجام این وظیفه هر node در شبکه به یک MAC روی کارت رابط شبکه که به آن NIC می‌گویند نیاز دارد. نمونه این نوع گره یا node در شبکه: کامپیوترها، مودم با رابط اترنت و Accsess Point شبکه بی سیم است. این نکته مهمی است که اگر دستگاهی در شبکه آفلاین باشد عملکرد آن به عنوان یک نود در شبکه از بین می‌رود.

• نودهای سیستم تلوزیون کابلی

تلویزیون کابلی سیستمی است که کانال‌های مختلف برنامه‌های تلویزیونی را با استفاده از سیگنال‌های فرکانس رادیویی (RF) یا از طریق کابل‌های فیبر نوری توزیع می‌کند. در سیستم‌های تلویزیون کابلی، نودها با کابل فیبر نوری به هم متصل می‌شوند. هر نود فیبر نوری به خانه یا یک محل تجاری متصل می‌شود تا به یک گیرنده فیبر نوری در یک منطقه جغرافیایی مشخص سرویس دهد.

• نود سیستم توزیع شده

یک سیستم توزیع شده در شبکه شامل چندین node است که در داخل شبکه به هم متصل بوده ولی از نظر فیزیکی از هم جدا هستند. در این سیستم توزیع شده، همه نودهای درون شبکه می‌توانند باهم ارتباط برقرار کرده و وظایف خود را انجام دهند.

نودهای سیستم توزیع شده انواع مختلفی مانند client/server یا peer to peer دارند. در سیستم client/server تعدادی client (مشتری) و یک Server (سرویس دهنده) وجود دارد. مشتری یا همان Client ها درخواست‌های خود را به سمت سرور ارسال می‌کنند. سرور موظف است در اسرع وقت به درخواست پاسخ دهد.

اما در سیستم peer to peer که به آن همتا به همتا نیز گفته می‌شود هر شبکه شامل چندین node است. نودها می‌توانند برای اشتراک منابع با یکدیگر در تعامل باشند. در این سیستم هیچ نیازی به یک سرور مرکزی وجود ندارد.

آنچه در این مطلب خواندید در خصوص این بود کهnode یا گره چیست؟ دریافتید که نود شبکه در واقع برای همه شبکه‌ها یک عنصر کاملاً ضروری است و این موضوع ربطی به ابعاد این شبکه ندارد. زیرا این نودها هستند که توانایی شناسایی اطلاعات و ارسال آن در طول شبکه را دارند.

مشکلات احتمالی در زمان استقرار یک نود در بلاکچین

پهنای باند محدود برخی از برنامه های اینترنتی برای استفاده از پهنای باند اضافی که در برنامه گنجانده نشده است ، هزینه اضافی دریافت خواهند کرد. قبل از استقرار گره خود ، مطمئن شوید محدودیت ترافیکی ندارید. علاوه بر این ، اتصال به اینترنت ممکن است ناپایدار باشد. اگر همگام سازی گره با شبکه بلاک چین قطع شود ، راه اندازی مجدد مورد نیاز است.

اگر استقرار سایت در شبکه کسب و کار شما اتفاق بیفتد ، می تواند در ترافیک عادی شبکه کند شود.

بخش هایی از ویروس های رایانه ای شناخته شده توسط گروهی از افراد بر روی بلاک چین بیت کوین قرار داده شده است. ممکن نیست کامپیوتر شما را با چنین داده هایی آلوده کند ، اما برخی از برنامه های آنتی ویروس آنها را به قرنطینه منتقل می کنند ، که کار را برای هسته بیت کوین دشوار می کند. اغلب این واقعیت در رایانه های دارای ویندوز رخ می دهد.

شخص ثالث (هکرها) ممکن است دریابند که یک گره کامل جدید در حال اجرا است و سعی می کند آن را هک کند. شما کاملاً مسئول این هستید که مطمئن شوید گره شما هک نشده است.