Un nodo (nodo) es un punto en la red blockchain, cuya función principal es distribuir datos entre otros nodos. Esto es necesario para transferir información dentro de la cadena de bloques manteniendo al mismo tiempo el efecto de descentralización. Un nodo puede ser un enlace intermedio o el destinatario final de los datos.
Características técnicas de los nodos.
Un nodo es una computadora (servidor) con una billetera de criptomonedas instalada, que está sincronizada con otras computadoras similares. Un enlace de dichos nodos forma una cadena de bloques. El uso de una red de este tipo permite distribuir rápidamente grandes flujos de datos.
El funcionamiento del nodo está garantizado por la potencia del servidor. Para ello es adecuado cualquier dispositivo que pueda transmitir información a través de Internet. Además, se requiere un software especial para el funcionamiento del nodo.
En la mayoría de los casos, el nodo se utiliza para realizar 3 tareas:
Almacene y distribuya información entre nodos sobre transacciones y la cantidad de fondos en las billeteras de los participantes de la red.
Monitorear la implementación de reglas de red (PoS, algoritmo de consenso PoW, etc.).
Apoyar el funcionamiento de registros distribuidos, que almacenan información sobre transacciones durante toda la existencia de la red.
Los nodos no pueden funcionar sin una conexión a Internet. Un dispositivo de almacenamiento fuera de línea tampoco es capaz de realizar la función de un nodo. Pero se convierte en un nodo completo si está conectado a Internet.
¿Por qué se necesitan nodos?
Para respaldar el funcionamiento estable de la cadena de bloques, se necesita una red de servidores que estén sincronizados entre sí. El principal valor de dicha red es garantizar el efecto de la descentralización sin perder la velocidad de interacción de las matrices de información.
Teniendo en cuenta que los nodos informáticos están ubicados en diferentes países y ciudades, incluso bloquear Internet en una región en particular no conducirá al bloqueo de la cadena de bloques. Pero si todos los nodos se concentran en manos de un grupo de personas, entonces podrán controlar completamente la red, lo que puede limitar el efecto de la descentralización.
Al mismo tiempo, la descentralización es una de las ventajas clave de las criptomonedas. Para garantizar esto y obtener el efecto de distribución de datos, blockchain utiliza numerosos nodos insignificantes. No participan en la minería, pero almacenan todo el historial de transacciones. Esto evita que un grupo limitado de personas tome el control del libro mayor distribuido.
Los usuarios que han aportado su potencia informática para garantizar el funcionamiento de la cadena de bloques reciben una recompensa por ello. Así es como el proyecto motiva a la gente a conectar sus PC a una red distribuida.
Tipos de nodos
Los nodos de Blockchain varían en función y propósito. Entre ellos hay varios tipos estándar que están presentes en muchas cadenas de bloques. También hay modelos de nodos adicionales que se utilizan en redes individuales con funcionalidad ampliada.
Nodos completos
Esta es la primera versión del nodo que se creó originalmente para ejecutar Bitcoin. Los nodos completos forman la base de la cadena de bloques y participan en la realización de transacciones.
Dicho nodo contiene toda la información sobre transacciones y bloques desde el momento en que se lanzó la red hasta el momento actual. Cuando un usuario transfiere monedas, esta operación es "vista" por todos los nodos y guardada en su historial.
Decenas de miles de nodos completos pueden operar simultáneamente en una cadena de bloques. Todos intercambian información constantemente entre sí. Para procesar un flujo de datos tan grande, se requiere suficiente potencia informática.
Si un usuario instala un nodo completo en su PC por primera vez, debe sincronizarlo, es decir, descargar toda la blockchain. En el caso de algunas cadenas de bloques, esto ocupa bastante memoria. Por ejemplo, el tamaño de la cadena de bloques de Bitcoin en noviembre de 2022 era de 438 GB y puede llevar varias semanas sincronizarla.
Si un nodo está desconectado de la red por un tiempo, cuando esté conectado debe volver a sincronizarse, es decir, descargar toda la información que se generó durante el período de su ausencia.
Los nodos completos tienen un cierto conjunto de opciones que los distinguen de otros tipos de nodos en la red. Una de las funciones más importantes es verificar firmas (claves) para confirmar transacciones y bloques. Si se detecta un error, el nodo puede rechazar la operación. Los motivos pueden ser diferentes: formato incorrecto, errores de algoritmo, duplicación, manipulación de registros, etc.
Los usuarios que tienen un nodo de red completo pueden verificar ellos mismos las transferencias entrantes. Si lo desean, también tienen la oportunidad de participar en la minería y recibir una recompensa por ello.
Nodos de luz
Los nodos ligeros no contienen información completa sobre la cadena de bloques. Un nodo de este tipo almacena sólo un registro del bloque al que está conectado. En la mayoría de los casos, estos nodos no funcionan de forma continua.
Normalmente, un nodo ligero es un software que se conecta a un nodo completo y transmite información desde él a la computadora del usuario, por ejemplo, información sobre el saldo de la cuenta, transacciones entrantes y salientes. De hecho, un nodo ligero utiliza un nodo completo como puente para acceder a la cadena de bloques.
Un nodo liviano tiene el conjunto de funciones necesario para utilizar criptomonedas, sin requerir gran potencia informática ni memoria. Por lo tanto, se puede ejecutar incluso en un dispositivo móvil. Normalmente, la sincronización tarda unos segundos.
Nodos completos podados
Dicho nodo descarga toda la cadena de bloques y la sincroniza solo en su primer lanzamiento. A continuación, carga automáticamente nuevos bloques y elimina los antiguos cuando se alcanza una cierta cantidad de memoria. Normalmente, el usuario puede establecer el tamaño del nodo en la configuración, por ejemplo, 10 GB.
Nodos mineros
El nodo de minería participa en el proceso de minería de criptomonedas y se utiliza únicamente en cadenas de bloques basadas en el algoritmo de prueba de trabajo. Puede ser completo o ligero.
Para ejecutar dicho nodo, el usuario debe disponer de un potente equipo informático:
Unidad Central de Procesamiento (CPU);
unidad de procesamiento de gráficos (GPU);
Circuito integrado de aplicación específica (ASIC).
También necesitarás instalar un software especial.
Por tanto, en el proceso de extracción de Bitcoin, es necesario resolver problemas matemáticos complejos. Como resultado de tales cálculos, el minero encuentra un valor de código único: un hash, que sirve como prueba del trabajo realizado.
A continuación, el minero envía el hash encontrado a otros nodos, quienes deben verificar que cumpla con la tarea. Si la verificación es exitosa, el minero puede agregar un nuevo bloque y recibir una recompensa por ello.
Nodos de replanteo
Este es un análogo de los nodos de minería, que se utiliza en blockchains con el algoritmo Proof of Stake. Un nodo de este tipo también es necesario para validar transacciones y agregar nuevos bloques, y también puede ser completo o liviano.
En este caso, la recompensa no se otorga por cálculos matemáticos, sino por almacenar una cierta cantidad de monedas en la cuenta. En consecuencia, para lanzar un nodo de replanteo no es necesario comprar equipos costosos. Todo lo que necesitas hacer es configurar el software correctamente y recargar tu cuenta.
Nodos maestros
Un masternode es análogo a un nodo completo: también almacena toda la información de la cadena de bloques y se sincroniza con ella, pero también tiene funciones adicionales. Son necesarios para garantizar el anonimato al dividir las transacciones y enviarlas entre billeteras.
El propietario de un nodo completo puede recibir un masternode si cumple con las condiciones necesarias de la cadena de bloques. Normalmente, el requisito principal es reponer y mantener una cierta cantidad de monedas en su cuenta. También es necesario realizar configuraciones especiales en el servidor (son diferentes para diferentes criptomonedas).
Cuando un usuario realiza una transacción anónima, sus monedas se "barajan" en los masternodes. Este proceso puede implicar un número diferente de nodos, que están dispersos por todo el mundo y seleccionados al azar. El número de rondas de mezcla también varía; se puede configurar de forma manual o automática. Como resultado, resulta imposible rastrear la conexión entre el remitente y el destinatario.
Los Masternodes pueden operar con el algoritmo de prueba de participación o con un consenso híbrido PoW/PoS. Para animar a los usuarios a crear y gestionar masternodes, el sistema les otorga una parte de la comisión de los mineros. El tamaño de la recompensa también varía entre las diferentes cadenas de bloques.
El tipo de masternodo que se ejecuta en la cadena de bloques NEM (XEM) se denomina supernodo.
Nodos de rayos
Lightning Network (LN) es un complemento de segunda capa para la cadena de bloques de Bitcoin, que es una red de canales de pago de usuarios. Este sistema emplea nodos especiales ultrarrápidos que se sincronizan entre sí y con la cadena de bloques principal.
Los nodos Lightning solo verifican las transacciones que están directamente asociadas con ellos (a diferencia de los nodos estándar, que verifican todas las transacciones en la cadena de bloques). Gracias a esta característica, se logra la máxima velocidad de procesamiento de transacciones.
Validadores y oráculos
Estas son funciones adicionales que puede tener un nodo en una red descentralizada:
Un nodo validador es un dispositivo que verifica las transacciones y las aprueba. Estos nodos pueden funcionar utilizando diferentes algoritmos según las características de la cadena de bloques.
Un oráculo es un nodo que transmite información desde sistemas externos a la cadena de bloques. Un ejemplo de estos datos podría ser el coste actual de las monedas de un servicio de intercambio que se ejecuta en una cadena de bloques.
Se necesita una secuencia de comandos de Oracle para convertir la información en un formato comprensible para un contrato inteligente. Luego, el validador valida los datos del oráculo junto con toda la demás información en la cadena de bloques.
En este caso, la señal de un oráculo es verificada por una gran cantidad de validadores, lo que aumenta la seguridad general de la red.
Bifurcaciones y cambios en las funciones de los nodos.
Cualquier proyecto de criptomonedas se puede actualizar periódicamente. Para que las actualizaciones surtan efecto en toda la red, todos los nodos deben aceptarlas. En ocasiones puede haber desacuerdos en la comunidad de desarrolladores y validadores respecto a la implementación de determinadas actualizaciones, cuando una parte de los nodos puede aceptarlas, mientras que otras pueden rechazarlas. El proceso de introducir cambios se llama bifurcación.
Hay dos tipos de horquillas:
Una bifurcación suave es un cambio y una mejora suaves que no contradice la configuración básica de la cadena de bloques. Para aceptarlos, el propietario del nodo debe actualizar el software. Si solo una parte de los nodos acepta esta actualización, el sistema seguirá funcionando de manera estable.
Una bifurcación dura implica cambios significativos en la cadena de bloques. Como resultado de tal evento, los tipos de nodos de la red pueden cambiar por completo. Por ejemplo, en septiembre de 2022, la criptomoneda Ethereum pasó del algoritmo POS al POW. Como resultado, los nodos de minería desaparecieron y aparecieron nodos de estaca con funciones de validación.
Si hay desacuerdo en la comunidad sobre si se debe aceptar un hard fork, la red se divide en dos cadenas de bloques incompatibles. Uno de ellos conserva la configuración básica y el segundo cambia a otros nuevos.
