Un nœud (nœud) est un point du réseau blockchain dont la fonction principale est de répartir les données entre d'autres nœuds. Ceci est nécessaire pour transférer des informations au sein de la blockchain tout en conservant l’effet de décentralisation. Un nœud peut être un lien intermédiaire ou le destinataire final des données.

Caractéristiques techniques des nœuds

Un nœud est un ordinateur (serveur) sur lequel un portefeuille de crypto-monnaie est installé, qui est synchronisé avec d'autres ordinateurs similaires. Un lien de ces nœuds forme une blockchain. L'utilisation d'un tel réseau permet de distribuer rapidement des flux de données importants.

Le fonctionnement du nœud est assuré par la puissance du serveur. Pour cela, tout appareil capable de transmettre des informations via Internet convient. De plus, un logiciel spécial est requis pour le fonctionnement du nœud.

Dans la plupart des cas, le nœud est utilisé pour effectuer 3 tâches :

  • Stockez et distribuez des informations entre les nœuds sur les transactions et le montant des fonds dans les portefeuilles des participants au réseau.

  • Surveiller la mise en œuvre des règles réseau (PoS, algorithme de consensus PoW, etc.).

  • Prend en charge le fonctionnement de registres distribués, qui stockent des informations sur les transactions pendant toute l'existence du réseau.

Les nœuds ne peuvent pas fonctionner sans connexion Internet. Un périphérique de stockage hors ligne n'est pas non plus capable de remplir la fonction de nœud. Mais il devient un nœud à part entière s'il est connecté à Internet.

Pourquoi les nœuds sont-ils nécessaires ?

Pour prendre en charge un fonctionnement stable de la blockchain, vous avez besoin d'un réseau de serveurs synchronisés les uns avec les autres. L'intérêt principal d'un tel réseau est d'assurer l'effet de décentralisation sans perdre la vitesse d'interaction des tableaux d'informations.

Étant donné que les nœuds informatiques sont situés dans différents pays et villes, même le blocage d'Internet dans une région particulière n'entraînera pas le blocage de la blockchain. Mais si tous les nœuds sont concentrés entre les mains d’un seul groupe de personnes, ils pourront alors contrôler complètement le réseau, ce qui peut conduire à limiter l’effet de la décentralisation.

Dans le même temps, la décentralisation est l’un des principaux avantages des crypto-monnaies. Pour garantir cela et obtenir l’effet de distribution des données, la blockchain utilise de nombreux nœuds insignifiants. Ils ne participent pas au minage, mais stockent l’intégralité de l’historique des transactions. Cela empêche un groupe limité de personnes de prendre le contrôle du grand livre distribué.

Les utilisateurs qui ont mis à disposition leur puissance de calcul pour assurer le fonctionnement de la blockchain reçoivent une récompense pour cela. C'est ainsi que le projet motive les gens à connecter leurs PC à un réseau distribué.

Types de nœuds

Les nœuds blockchain varient en fonction et en objectif. Parmi eux, il existe plusieurs types standards présents dans de nombreuses blockchains. Il existe également des modèles de nœuds supplémentaires utilisés dans des réseaux individuels avec des fonctionnalités étendues.

Nœuds complets

Il s’agit de la toute première version du nœud initialement créé pour exécuter Bitcoin. Les nœuds complets constituent la base de la blockchain et participent à la réalisation des transactions.

Un tel nœud contient toutes les informations sur les transactions et les blocages depuis le lancement du réseau jusqu'à l'heure actuelle. Lorsqu'un utilisateur transfère des pièces, cette opération est « vue » par tous les nœuds et enregistrée dans leur historique.

Des dizaines de milliers de nœuds complets peuvent fonctionner simultanément sur une même blockchain. Ils échangent tous constamment des informations entre eux. Pour traiter un flux de données aussi volumineux, une puissance de calcul suffisante est nécessaire.

Si un utilisateur installe pour la première fois un nœud complet sur son PC, il doit être synchronisé, c'est-à-dire télécharger l'intégralité de la blockchain. Dans le cas de certaines blockchains, cela occupe beaucoup de mémoire. Par exemple, la taille de la blockchain Bitcoin en novembre 2022 était de 438 Go, et la synchronisation peut prendre plusieurs semaines.

Si un nœud est déconnecté du réseau pendant un certain temps, une fois connecté, il doit se resynchroniser, c'est-à-dire télécharger toutes les informations générées pendant la période de son absence.

Les nœuds complets disposent d'un certain ensemble d'options qui les distinguent des autres types de nœuds du réseau. L'une des fonctions les plus importantes consiste à vérifier les signatures (clés) pour confirmer les transactions et les blocages. Si une erreur est détectée, le nœud peut rejeter l'opération. Les raisons peuvent être différentes : formatage incorrect, erreurs d'algorithme, duplication, manipulation d'enregistrements, etc.

Les utilisateurs disposant d’un nœud de réseau complet peuvent vérifier eux-mêmes les transferts entrants. S'ils le souhaitent, ils ont également la possibilité de participer au minage et d'en recevoir une récompense.

Nœuds lumineux

Les nœuds légers ne contiennent pas d'informations complètes sur la blockchain. Un tel nœud stocke uniquement un enregistrement du bloc auquel il est connecté. Dans la plupart des cas, ces nœuds ne fonctionnent pas en continu.

En règle générale, un nœud léger est un logiciel qui se connecte à un nœud complet et relaie les informations de celui-ci vers l'ordinateur de l'utilisateur - par exemple, des informations sur le solde du compte, les transactions entrantes et sortantes. En fait, un nœud léger utilise un nœud complet comme pont pour accéder à la blockchain.

Un nœud léger dispose de l’ensemble de fonctions nécessaires pour utiliser la crypto-monnaie, sans nécessiter une grande puissance de calcul ou de mémoire. Par conséquent, il peut être exécuté même sur un appareil mobile. En règle générale, la synchronisation prend quelques secondes.

Nœuds complets élagués

Un tel nœud télécharge l’intégralité de la blockchain et ne la synchronise qu’à son premier lancement. Ensuite, il charge automatiquement les nouveaux blocs et supprime les anciens lorsqu'une certaine quantité de mémoire est atteinte. En règle générale, l'utilisateur peut définir la taille du nœud dans les paramètres, par exemple 10 Go.

Nœuds miniers

Le nœud de minage est impliqué dans le processus de minage de crypto-monnaie et n'est utilisé que dans les blockchains basées sur l'algorithme Proof of Work. Il peut être plein ou léger.

Pour faire fonctionner un tel nœud, l'utilisateur doit disposer d'un équipement informatique puissant :

  • Unité centrale de traitement (CPU);

  • unité de traitement graphique (GPU);

  • circuit intégré spécifique à une application (ASIC).

Vous devrez également installer un logiciel spécial.

Ainsi, lors du processus d’extraction de Bitcoin, il est nécessaire de résoudre des problèmes mathématiques complexes. À la suite de tels calculs, le mineur trouve une valeur de code unique - un hachage, qui sert de preuve du travail effectué.

Ensuite, le mineur envoie le hachage trouvé à d'autres nœuds, qui doivent vérifier sa conformité avec la tâche. Si la vérification réussit, le mineur peut ajouter un nouveau bloc et recevoir une récompense pour cela.

Nœuds de jalonnement

Il s'agit d'un analogue des nœuds miniers, qui est utilisé dans les blockchains avec l'algorithme Proof of Stake. Un tel nœud est également nécessaire pour valider les transactions et ajouter de nouveaux blocs, et il peut également être complet ou léger.

Dans ce cas, la récompense n'est pas attribuée pour des calculs mathématiques, mais pour le stockage d'un certain nombre de pièces sur le compte. Par conséquent, pour lancer un nœud de jalonnement, vous n'avez pas besoin d'acheter un équipement coûteux. Tout ce que vous avez à faire est de configurer correctement le logiciel et de recharger votre compte.

Masternodes

Un masternode est un analogue d'un nœud complet : il stocke également toutes les informations de la blockchain et est synchronisé avec elle, mais il possède également des fonctions supplémentaires. Ils sont nécessaires pour garantir l’anonymat en divisant les transactions et en les envoyant entre les portefeuilles.

Le propriétaire d’un full node peut recevoir un masternode s’il remplit les conditions nécessaires de la blockchain. En règle générale, la principale exigence est de reconstituer et de conserver un certain nombre de pièces sur votre compte. Il est également nécessaire d'effectuer des paramètres de serveur spéciaux (ils sont différents selon les crypto-monnaies).

Lorsqu'un utilisateur effectue une transaction anonyme, ses pièces sont « mélangées » dans les masternodes. Ce processus peut impliquer un nombre différent de nœuds, dispersés dans le monde entier et sélectionnés de manière aléatoire. Le nombre de tours de mélange varie également – ​​il peut être réglé manuellement ou automatiquement. En conséquence, il devient impossible de retracer la connexion entre l’expéditeur et le destinataire.

Les masternodes peuvent fonctionner sur l’algorithme Proof of Stake ou sur un consensus hybride PoW/PoS. Pour encourager les utilisateurs à créer et gérer des masternodes, le système leur attribue une partie de la commission des mineurs. Le montant de la récompense varie également selon les différentes blockchains.

Le type de masternode qui s’exécute sur la blockchain NEM (XEM) est appelé supernode.

Nœuds Lightning

Lightning Network (LN) est un module complémentaire de deuxième couche pour la blockchain Bitcoin, qui est un réseau de canaux de paiement pour les utilisateurs. Ce système utilise des nœuds ultra-rapides spéciaux qui se synchronisent entre eux et avec la blockchain principale.

Les nœuds Lightning vérifient uniquement les transactions qui leur sont directement associées (contrairement aux nœuds standard, qui vérifient toutes les transactions sur la blockchain). Grâce à cette fonctionnalité, une vitesse maximale de traitement des transactions est atteinte.

Validateurs et oracles

Il s'agit de fonctions supplémentaires qu'un nœud d'un réseau décentralisé peut avoir :

  • Un nœud validateur est un appareil qui vérifie les transactions et les approuve. Ces nœuds peuvent fonctionner en utilisant différents algorithmes en fonction des caractéristiques de la blockchain.

  • Un oracle est un nœud qui transmet des informations depuis des systèmes externes vers la blockchain. Un exemple de telles données pourrait être le coût actuel des devises pour un service d’échange fonctionnant sur une blockchain.

Un script Oracle est nécessaire pour convertir les informations sous une forme compréhensible pour un contrat intelligent. Le validateur valide ensuite les données de l'oracle ainsi que toutes les autres informations sur la blockchain.

Dans ce cas, le signal d'un oracle est vérifié par un grand nombre de validateurs, ce qui augmente la sécurité globale du réseau.

Fourches et changements dans les fonctions des nœuds

Tout projet de crypto-monnaie peut être mis à jour périodiquement. Pour que les mises à jour prennent effet à l'échelle du réseau, tous les nœuds doivent les accepter. Parfois, il peut y avoir des désaccords au sein de la communauté des développeurs et des validateurs concernant la mise en œuvre de certaines mises à jour, lorsqu'une partie des nœuds peut les accepter, tandis que d'autres peuvent les rejeter. Le processus d’introduction de changements s’appelle un fork.

Il existe deux types de fourches :

  • Un soft fork est un changement et une amélioration en douceur qui ne contredit pas les paramètres de base de la blockchain. Pour les accepter, le propriétaire du nœud doit mettre à jour le logiciel. Si seulement une partie des nœuds accepte cette mise à jour, le système continuera à fonctionner de manière stable.

  • Un hard fork implique des changements importants dans la blockchain. À la suite d'un tel événement, les types de nœuds du réseau peuvent complètement changer. Par exemple, en septembre 2022, la cryptomonnaie Ethereum est passée de l’algorithme POS à POW. En conséquence, les nœuds de minage ont disparu et des nœuds de jalonnement dotés de fonctions de validation sont apparus.

S'il y a un désaccord au sein de la communauté sur l'opportunité d'accepter ou non un hard fork, le réseau se divise en deux blockchains incompatibles. L'un d'eux conserve les paramètres de base et le second passe aux nouveaux.