Uzel (node) je bod v blockchainové síti, jehož hlavní funkcí je distribuce dat mezi ostatní uzly. To je nezbytné pro přenos informací v rámci blockchainu při zachování efektu decentralizace. Uzel může být mezičlánek nebo konečný příjemce dat.
Technické vlastnosti uzlů
Uzel je počítač (server) s nainstalovanou kryptoměnovou peněženkou, který je synchronizován s dalšími podobnými počítači. Spojení takových uzlů tvoří blockchain. Použití takové sítě umožňuje rychle distribuovat velké datové toky.
Provoz uzlu je zajištěn výkonem serveru. K tomu se hodí každé zařízení, které umí přenášet informace přes internet. Pro provoz uzlu je také vyžadován speciální software.
Ve většině případů se uzel používá k provádění 3 úkolů:
Ukládat a distribuovat informace mezi uzly o transakcích a množství finančních prostředků v peněženkách účastníků sítě.
Monitorujte implementaci síťových pravidel (PoS, algoritmus konsenzu PoW atd.).
Podporujte provoz distribuovaných registrů, které uchovávají informace o transakcích po celou dobu existence sítě.
Uzly nemohou fungovat bez připojení k internetu. Offline úložné zařízení také není schopno vykonávat funkci uzlu. Plnohodnotným uzlem se ale stává, pokud je připojen k internetu.
Proč jsou potřebné uzly?
Pro podporu stabilního provozu blockchainu potřebujete síť serverů, které jsou vzájemně synchronizovány. Hlavní hodnotou takové sítě je zajistit efekt decentralizace bez ztráty rychlosti interakce informačních polí.
Vzhledem k tomu, že počítačové uzly se nacházejí v různých zemích a městech, ani zablokování internetu v určitém regionu nepovede k zablokování blockchainu. Pokud se ale všechny uzly soustředí v rukou jedné skupiny lidí, pak budou moci síť zcela ovládat, což může vést k omezení efektu decentralizace.
Decentralizace je přitom jednou z klíčových výhod kryptoměn. K zajištění tohoto a získání efektu distribuce dat využívá blockchain četné bezvýznamné uzly. Nepodílejí se na těžbě, ale uchovávají celou historii transakcí. To zabraňuje jedné omezené skupině lidí převzít kontrolu nad distribuovanou účetní knihou.
Uživatelé, kteří poskytli svůj výpočetní výkon k zajištění chodu blockchainu, za to dostávají odměnu. Takto projekt motivuje lidi k připojení svých počítačů k distribuované síti.
Typy uzlů
Blockchainové uzly se liší funkcí a účelem. Mezi nimi existuje několik standardních typů, které jsou přítomny v mnoha blockchainech. Existují také další modely uzlů, které se používají v jednotlivých sítích s rozšířenou funkčností.
Plné uzly
Toto je úplně první verze uzlu, který byl původně vytvořen pro provozování bitcoinů. Úplné uzly tvoří základ blockchainu a podílejí se na dokončení transakcí.
Takový uzel obsahuje veškeré informace o transakcích a blocích od okamžiku spuštění sítě až po aktuální čas. Když jeden uživatel převede coiny, tuto operaci „uvidí“ všechny uzly a uloží ji do své historie.
Na jednom blockchainu mohou současně fungovat desítky tisíc plných uzlů. Všichni si mezi sebou neustále vyměňují informace. Pro zpracování tak velkého datového toku je potřeba dostatečný výpočetní výkon.
Pokud si uživatel na PC nainstaluje plný uzel poprvé, musí být synchronizován, tedy stáhnout celý blockchain. V případě některých blockchainů to zabírá poměrně hodně paměti. Například velikost bitcoinového blockchainu v listopadu 2022 byla 438 GB a jeho synchronizace může trvat několik týdnů.
Pokud je uzel na nějakou dobu odpojen od sítě, pak se po připojení musí znovu synchronizovat, to znamená stáhnout všechny informace, které byly vygenerovány po dobu jeho nepřítomnosti.
Úplné uzly mají určitou sadu možností, které je odlišují od jiných typů uzlů v síti. Jednou z nejdůležitějších funkcí je ověřování podpisů (klíčů) pro potvrzování transakcí a blokování. Pokud je zjištěna chyba, uzel může operaci odmítnout. Důvody mohou být různé: nesprávné formátování, chyby v algoritmu, duplikace, manipulace se záznamy atd.
Uživatelé, kteří mají úplný síťový uzel, mohou sami kontrolovat příchozí přenosy. Pokud si to přejí, mají také možnost se těžby zúčastnit a získat za to odměnu.
Světelné uzly
Světelné uzly neobsahují úplné informace o blockchainu. Takový uzel uchovává pouze záznam bloku, ke kterému je připojen. Ve většině případů takové uzly nepracují nepřetržitě.
Odlehčený uzel je obvykle software, který se připojuje k úplnému uzlu a předává z něj informace do počítače uživatele – například informace o zůstatku na účtu, příchozích a odchozích transakcích. Ve skutečnosti lehký uzel používá úplný uzel jako most pro přístup k blockchainu.
Lehký uzel má nezbytnou sadu funkcí pro použití kryptoměny, aniž by vyžadoval velký výpočetní výkon nebo paměť. Lze jej tedy spustit i na mobilním zařízení. Synchronizace obvykle trvá několik sekund.
Prořezané plné uzliny
Takový uzel stáhne celý blockchain a synchronizuje jej až při prvním spuštění. Dále automaticky načte nové bloky a vymaže staré, když je dosaženo určitého množství paměti. Typicky může uživatel nastavit velikost uzlu v nastavení, například 10 GB.
Těžební uzly
Těžební uzel je zapojen do procesu těžby kryptoměn a používá se pouze v blockchainech založených na algoritmu Proof of Work. Může být plná nebo světlá.
Ke spuštění takového uzlu musí mít uživatel výkonné výpočetní vybavení:
centrální procesorová jednotka (CPU);
grafický procesor (GPU);
aplikačně specifický integrovaný obvod (ASIC).
Budete také muset nainstalovat speciální software.
V procesu těžby Bitcoinu je tedy nutné řešit složité matematické problémy. Výsledkem takových výpočtů je, že těžař najde jedinečnou hodnotu kódu – hash, který slouží jako doklad o provedené práci.
Dále těžař odešle nalezený hash dalším uzlům, které musí zkontrolovat, zda je v souladu s úlohou. Pokud je ověření úspěšné, může těžař přidat nový blok a získat za to odměnu.
Vytyčovací uzly
Jedná se o analog těžebních uzlů, který se používá v blockchainech s algoritmem Proof of Stake. Takový uzel je také potřebný pro ověřování transakcí a přidávání nových bloků a může být také plný nebo lehký.
V tomto případě se odměna neuděluje za matematické výpočty, ale za uložení určitého množství mincí na účet. Ke spuštění stakingového uzlu tedy nepotřebujete kupovat drahé vybavení. Vše, co musíte udělat, je správně nakonfigurovat software a dobít svůj účet.
Masternody
Masternode je analogem úplného uzlu: také ukládá všechny informace z blockchainu a je s ním synchronizován, ale má také další funkce. Jsou potřeba k zajištění anonymity rozdělením transakcí a jejich odesíláním mezi peněženky.
Vlastník plného uzlu může obdržet masternode, pokud splní nezbytné podmínky blockchainu. Hlavním požadavkem je obvykle doplnění a udržení určitého počtu mincí na vašem účtu. Je také nutné provést speciální nastavení serveru (pro různé kryptoměny se liší).
Když uživatel provede anonymní transakci, jeho mince jsou „zamíchány“ v masternodech. Tento proces může zahrnovat různý počet uzlů, které jsou roztroušeny po celém světě a náhodně vybrané. Počet kol míchání se také liší - lze jej nastavit ručně nebo automaticky. V důsledku toho je nemožné vysledovat spojení mezi odesílatelem a příjemcem.
Masternody mohou pracovat na algoritmu Proof of Stake nebo na hybridním konsenzu PoW/PoS. Aby systém povzbudil uživatele k vytváření a správě masternodů, uděluje jim část provize těžařů. Velikost odměny se také liší mezi různými blockchainy.
Typ masternodu, který běží na NEM (XEM) blockchainu, se nazývá supernode.
Bleskové uzly
Lightning Network (LN) je doplněk druhé vrstvy pro bitcoinový blockchain, což je síť uživatelských platebních kanálů. Tento systém využívá speciální ultrarychlé uzly, které se synchronizují mezi sebou a s hlavním blockchainem.
Lightning uzly ověřují pouze transakce, které jsou s nimi přímo spojeny (na rozdíl od standardních uzlů, které ověřují všechny transakce na blockchainu). Díky této vlastnosti je dosaženo maximální rychlosti zpracování transakcí.
Validátoři a věštci
Toto jsou další funkce, které může mít uzel v decentralizované síti:
Uzel validátoru je zařízení, které ověřuje transakce a schvaluje je. Takové uzly mohou fungovat pomocí různých algoritmů v závislosti na vlastnostech blockchainu.
Oracle je uzel, který přenáší informace z externích systémů do blockchainu. Příkladem takových údajů mohou být aktuální náklady měn na směnárenskou službu běžící na blockchainu.
Pro převod informací do podoby srozumitelné pro inteligentní smlouvu je zapotřebí skript oracle. Validátor pak ověří data z orákula spolu se všemi dalšími informacemi na blockchainu.
V tomto případě je signál z jednoho orákula ověřován velkým počtem validátorů, což zvyšuje celkovou bezpečnost sítě.
Vidlice a změny funkcí uzlů
Jakýkoli projekt kryptoměny lze pravidelně aktualizovat. Aby se aktualizace projevily v celé síti, musí je přijmout všechny uzly. Někdy může dojít k neshodám v komunitě vývojářů a validátorů ohledně implementace určitých aktualizací, kdy je jedna část uzlů může přijmout, zatímco ostatní je mohou odmítnout. Proces zavádění změn se nazývá fork.
Existují dva typy vidlic:
Soft fork je měkká změna a vylepšení, které není v rozporu se základním nastavením blockchainu. Aby je mohl vlastník uzlu přijmout, musí aktualizovat software. Pokud tuto aktualizaci přijme pouze část uzlů, systém bude nadále fungovat stabilně.
Hard fork zahrnuje významné změny v blockchainu. V důsledku takové události se mohou typy síťových uzlů zcela změnit. Například v září 2022 kryptoměna Ethereum přešla z POS algoritmu na POW. V důsledku toho zmizely těžební uzly a objevily se stakingové uzly s funkcemi validátoru.
Pokud v komunitě panuje neshoda ohledně toho, zda přijmout hard fork, síť se rozdělí na dva nekompatibilní blockchainy. Jeden z nich zachová základní nastavení a druhý přepne na nová.
