Um nó (nó) é um ponto na rede blockchain, cuja principal função é distribuir dados entre outros nós. Isto é necessário para transferir informações dentro do blockchain, mantendo o efeito de descentralização. Um nó pode ser um link intermediário ou o destinatário final dos dados.

Características técnicas dos nós

Um nó é um computador (servidor) com uma carteira de criptomoeda instalada, que é sincronizada com outros computadores semelhantes. Um link de tais nós forma um blockchain. O uso dessa rede permite distribuir rapidamente grandes fluxos de dados.

A operação do nó é garantida pela potência do servidor. Qualquer dispositivo que possa transmitir informações pela Internet é adequado para isso. Além disso, é necessário software especial para a operação do nó.

Na maioria dos casos, o nó é usado para realizar 3 tarefas:

  • Armazene e distribua informações entre os nós sobre as transações e a quantidade de fundos nas carteiras dos participantes da rede.

  • Monitore a implementação das regras de rede (PoS, algoritmo de consenso PoW, etc.).

  • Apoiar o funcionamento de registros distribuídos, que armazenam informações sobre transações durante toda a existência da rede.

Os nós não podem funcionar sem uma conexão com a Internet. Um dispositivo de armazenamento offline também não é capaz de executar a função de um nó. Mas torna-se um nó completo se estiver conectado à Internet.

Por que os nós são necessários?

Para suportar a operação estável do blockchain, você precisa de uma rede de servidores sincronizados entre si. O principal valor de tal rede é garantir o efeito de descentralização sem perder a velocidade de interação das matrizes de informação.

Considerando que os nós dos computadores estão localizados em diferentes países e cidades, mesmo o bloqueio da Internet em uma determinada região não levará ao bloqueio do blockchain. Mas se todos os nós estiverem concentrados nas mãos de um grupo de pessoas, então eles serão capazes de controlar completamente a rede, o que pode levar a limitar o efeito da descentralização.

Ao mesmo tempo, a descentralização é uma das principais vantagens das criptomoedas. Para garantir isso e obter o efeito da distribuição de dados, o blockchain utiliza numerosos nós insignificantes. Eles não participam da mineração, mas armazenam todo o histórico de transações. Isto evita que um grupo limitado de pessoas assuma o controle do livro-razão distribuído.

Os usuários que forneceram seu poder computacional para garantir o funcionamento do blockchain recebem uma recompensa por isso. É assim que o projeto motiva as pessoas a conectarem seus PCs a uma rede distribuída.

Tipos de nós

Os nós Blockchain variam em função e propósito. Entre eles existem vários tipos de padrões que estão presentes em muitos blockchains. Existem também modelos de nós adicionais que são usados ​​em redes individuais com funcionalidade expandida.

Nós completos

Esta é a primeira versão do nó que foi originalmente criada para executar Bitcoin. Os nós completos formam a base do blockchain e estão envolvidos na conclusão das transações.

Esse nó contém todas as informações sobre transações e blocos desde o momento em que a rede foi lançada até o momento atual. Quando um usuário transfere moedas, esta operação é “vista” por todos os nós e salva em seu histórico.

Dezenas de milhares de nós completos podem operar simultaneamente em uma blockchain. Todos eles trocam informações constantemente entre si. Para processar um fluxo de dados tão grande, é necessário poder de computação suficiente.

Se um usuário instalar um nó completo em seu PC pela primeira vez, ele deverá ser sincronizado, ou seja, baixar todo o blockchain. No caso de alguns blockchains, isso ocupa bastante memória. Por exemplo, o tamanho do blockchain Bitcoin em novembro de 2022 era de 438 GB e pode levar várias semanas para sincronizá-lo.

Se um nó ficar desconectado da rede por algum tempo, ao ser conectado ele deverá ressincronizar, ou seja, baixar todas as informações que foram geradas durante o período de sua ausência.

Os nós completos possuem um determinado conjunto de opções que os distinguem de outros tipos de nós na rede. Uma das funções mais importantes é verificar assinaturas (chaves) para confirmar transações e bloqueios. Se um erro for detectado, o nó poderá rejeitar a operação. Os motivos podem ser diversos: formatação incorreta, erros de algoritmo, duplicação, manipulação de registros, etc.

Os usuários que possuem um nó de rede completo podem verificar eles próprios as transferências recebidas. Se desejarem, também têm a oportunidade de participar da mineração e receber uma recompensa por isso.

Nós leves

Os nós leves não contêm informações completas sobre o blockchain. Tal nó armazena apenas um registro do bloco ao qual está conectado. Na maioria dos casos, esses nós não operam continuamente.

Normalmente, um nó leve é ​​​​um software que se conecta a um nó completo e transmite informações dele para o computador do usuário - por exemplo, informações sobre o saldo da conta, transações de entrada e saída. Na verdade, um nó leve usa um nó completo como ponte para acessar o blockchain.

Um nó leve possui o conjunto necessário de funções para usar criptomoeda, sem exigir grande poder de computação ou memória. Portanto, ele pode ser executado até mesmo em um dispositivo móvel. Normalmente, a sincronização leva alguns segundos.

Nós completos podados

Esse nó baixa todo o blockchain e o sincroniza somente no primeiro lançamento. Em seguida, ele carrega automaticamente novos blocos e exclui os antigos quando uma certa quantidade de memória é atingida. Normalmente, o usuário pode definir o tamanho do nó nas configurações, por exemplo, 10 GB.

Nós de mineração

O nó de mineração está envolvido no processo de mineração de criptomoedas e é usado apenas em blockchains baseados no algoritmo Proof of Work. Pode ser cheio ou leve.

Para executar tal nó, o usuário deve ter equipamentos de computação poderosos:

  • Unidade de processamento central (CPU);

  • unidade de processamento gráfico (GPU);

  • circuito integrado de aplicação específica (ASIC).

Você também precisará instalar um software especial.

Assim, no processo de mineração do Bitcoin, é necessário resolver problemas matemáticos complexos. Como resultado de tais cálculos, o minerador encontra um valor de código único - um hash, que serve como prova do trabalho realizado.

Em seguida, o minerador envia o hash encontrado para outros nós, que devem verificar o cumprimento da tarefa. Se a verificação for bem-sucedida, o minerador poderá adicionar um novo bloco e receber uma recompensa por isso.

Nós de piquetagem

Este é um análogo dos nós de mineração, que são usados ​​em blockchains com o algoritmo Proof of Stake. Esse nó também é necessário para validar transações e adicionar novos blocos, e também pode ser completo ou leve.

Nesse caso, a recompensa não é concedida por cálculos matemáticos, mas pelo armazenamento de uma determinada quantidade de moedas na conta. Conseqüentemente, para lançar um nó de piquetagem você não precisa comprar equipamentos caros. Tudo que você precisa fazer é configurar o software corretamente e recarregar sua conta.

Nós mestres

Um masternode é análogo a um full node: ele também armazena todas as informações do blockchain e é sincronizado com ele, mas também possui funções adicionais. Eles são necessários para garantir o anonimato, dividindo as transações e enviando-as entre carteiras.

O proprietário de um nó completo pode receber um masternode se cumprir as condições necessárias do blockchain. Normalmente, o principal requisito é reabastecer e manter um certo número de moedas na sua conta. Também é necessário realizar configurações especiais do servidor (elas são diferentes para diferentes criptomoedas).

Quando um usuário faz uma transação anônima, suas moedas são “embaralhadas” nos masternodes. Este processo pode envolver um número diferente de nós, que estão espalhados pelo mundo e selecionados aleatoriamente. O número de rodadas de mistura também varia – pode ser definido manualmente ou automaticamente. Como resultado, torna-se impossível rastrear a ligação entre o remetente e o destinatário.

Masternodes podem operar no algoritmo Proof of Stake ou em um consenso híbrido PoW/PoS. Para incentivar os usuários a criar e gerenciar masternodes, o sistema concede-lhes uma parte da comissão dos mineradores. O tamanho da recompensa também varia entre diferentes blockchains.

O tipo de masternode executado no blockchain NEM (XEM) é chamado de supernode.

Nós relâmpago

Lightning Network (LN) é um complemento de segunda camada para o blockchain Bitcoin, que é uma rede de canais de pagamento de usuários. Este sistema emprega nós especiais ultrarrápidos que sincronizam entre si e com o blockchain principal.

Os nós Lightning verificam apenas as transações que estão diretamente associadas a eles (ao contrário dos nós padrão, que verificam todas as transações no blockchain). Graças a esse recurso, a velocidade máxima de processamento de transações é alcançada.

Validadores e oráculos

Estas são funções adicionais que um nó em uma rede descentralizada pode ter:

  • Um nó validador é um dispositivo que verifica as transações e as aprova. Esses nós podem operar usando diferentes algoritmos dependendo das características do blockchain.

  • Um oráculo é um nó que transmite informações de sistemas externos para o blockchain. Um exemplo de tais dados poderia ser o custo atual das moedas para um serviço de câmbio executado em uma blockchain.

Um script Oracle é necessário para converter as informações em um formato compreensível para um contrato inteligente. O validador então valida os dados do oráculo junto com todas as outras informações no blockchain.

Neste caso, o sinal de um oráculo é verificado por um grande número de validadores, o que aumenta a segurança geral da rede.

Bifurcações e mudanças nas funções do nó

Qualquer projeto de criptomoeda pode ser atualizado periodicamente. Para que as atualizações tenham efeito em toda a rede, todos os nós devem aceitá-las. Às vezes pode haver divergências na comunidade de desenvolvedores e validadores em relação à implementação de determinadas atualizações, quando uma parte dos nós pode aceitá-las, enquanto outras podem rejeitá-las. O processo de introdução de mudanças é chamado de bifurcação.

Existem dois tipos de garfos:

  • Um soft fork é uma mudança e melhoria suave que não contradiz as configurações básicas do blockchain. Para aceitá-los, o proprietário do nó precisa atualizar o software. Se apenas uma parte dos nós aceitar esta atualização, o sistema continuará a operar de forma estável.

  • Um hard fork envolve mudanças significativas no blockchain. Como resultado de tal evento, os tipos de nós da rede podem mudar completamente. Por exemplo, em setembro de 2022, a criptomoeda Ethereum mudou do algoritmo POS para POW. Como resultado, os nós de mineração desapareceram e surgiram nós de piquetagem com funções de validação.

Se houver desacordo na comunidade sobre a aceitação de um hard fork, a rede se divide em duas blockchains incompatíveis. Um deles mantém as configurações básicas e o segundo muda para novas.