Nút (node) là một điểm trong mạng blockchain, chức năng chính của nó là phân phối dữ liệu giữa các nút khác. Điều này là cần thiết để truyền thông tin trong blockchain trong khi vẫn duy trì hiệu ứng phân cấp. Một nút có thể là một liên kết trung gian hoặc là người nhận dữ liệu cuối cùng.
Đặc tính kỹ thuật của nút
Nút là một máy tính (máy chủ) có cài đặt ví tiền điện tử, được đồng bộ hóa với các máy tính tương tự khác. Một liên kết của các nút như vậy tạo thành một chuỗi khối. Việc sử dụng mạng như vậy có thể phân phối nhanh chóng các luồng dữ liệu lớn.
Hoạt động của nút được đảm bảo bởi sức mạnh của máy chủ. Bất kỳ thiết bị nào có thể truyền thông tin qua Internet đều phù hợp cho việc này. Ngoài ra, cần có phần mềm đặc biệt để vận hành nút.
Trong hầu hết các trường hợp, nút được sử dụng để thực hiện 3 nhiệm vụ:
Lưu trữ và phân phối thông tin giữa các nút về giao dịch và số tiền trong ví của những người tham gia mạng.
Giám sát việc thực hiện các quy tắc mạng (PoS, thuật toán đồng thuận PoW, v.v.).
Hỗ trợ hoạt động của các cơ quan đăng ký phân tán, nơi lưu trữ thông tin về các giao dịch trong toàn bộ sự tồn tại của mạng.
Các nút không thể hoạt động nếu không có kết nối Internet. Thiết bị lưu trữ ngoại tuyến cũng không có khả năng thực hiện chức năng của một nút. Nhưng nó sẽ trở thành một nút chính thức nếu được kết nối với Internet.
Tại sao cần có các nút?
Để hỗ trợ blockchain hoạt động ổn định, bạn cần một mạng lưới các máy chủ được đồng bộ hóa với nhau. Giá trị chính của mạng như vậy là đảm bảo hiệu quả phân quyền mà không làm giảm tốc độ tương tác của các mảng thông tin.
Xem xét rằng các nút máy tính được đặt ở các quốc gia và thành phố khác nhau, thậm chí việc chặn Internet ở một khu vực cụ thể sẽ không dẫn đến việc chặn blockchain. Nhưng nếu tất cả các nút tập trung vào tay một nhóm người thì họ sẽ có thể kiểm soát hoàn toàn mạng, điều này có thể dẫn đến hạn chế tác động của phân cấp.
Đồng thời, phân cấp là một trong những lợi thế chính của tiền điện tử. Để đảm bảo điều này và đạt được hiệu quả của việc phân phối dữ liệu, chuỗi khối sử dụng nhiều nút không đáng kể. Họ không tham gia khai thác mà lưu trữ toàn bộ lịch sử giao dịch. Điều này ngăn cản một nhóm người hạn chế nắm quyền kiểm soát sổ cái phân tán.
Người dùng đã cung cấp sức mạnh tính toán của họ để đảm bảo hoạt động của chuỗi khối sẽ nhận được phần thưởng cho việc này. Đây là cách dự án thúc đẩy mọi người kết nối PC của họ với mạng phân tán.
Các loại nút
Các nút blockchain khác nhau về chức năng và mục đích. Trong số đó có một số loại tiêu chuẩn hiện diện trong nhiều blockchain. Ngoài ra còn có các mô hình nút bổ sung được sử dụng trong các mạng riêng lẻ với chức năng mở rộng.
Các nút đầy đủ
Đây là phiên bản đầu tiên của nút ban đầu được tạo để chạy Bitcoin. Các nút đầy đủ tạo thành nền tảng của blockchain và tham gia vào việc hoàn thành các giao dịch.
Nút như vậy chứa tất cả thông tin về các giao dịch và khối từ thời điểm mạng được khởi chạy cho đến thời điểm hiện tại. Khi một người dùng chuyển tiền, hoạt động này được tất cả các nút “nhìn thấy” và lưu vào lịch sử của họ.
Hàng chục nghìn nút đầy đủ có thể hoạt động đồng thời trên một blockchain. Tất cả đều liên tục trao đổi thông tin với nhau. Để xử lý luồng dữ liệu lớn như vậy, cần có đủ sức mạnh tính toán.
Nếu người dùng cài đặt một nút đầy đủ trên PC của mình lần đầu tiên thì nút đó phải được đồng bộ hóa, tức là tải xuống toàn bộ chuỗi khối. Trong trường hợp của một số blockchain, việc này chiếm khá nhiều bộ nhớ. Ví dụ: kích thước chuỗi khối Bitcoin là 438 GB vào tháng 11 năm 2022 và có thể mất vài tuần để đồng bộ hóa.
Nếu một nút bị ngắt kết nối khỏi mạng một thời gian thì khi được kết nối, nó phải đồng bộ hóa lại, tức là tải xuống tất cả thông tin được tạo trong thời gian nó vắng mặt.
Các nút đầy đủ có một bộ tùy chọn nhất định để phân biệt chúng với các loại nút khác trên mạng. Một trong những chức năng quan trọng nhất là xác minh chữ ký (khóa) để xác nhận giao dịch và khối. Nếu phát hiện ra lỗi, nút có thể từ chối thao tác. Các lý do có thể khác nhau: định dạng không chính xác, lỗi thuật toán, sao chép, thao tác hồ sơ, v.v.
Người dùng có nút mạng đầy đủ có thể tự kiểm tra các lần chuyển tiền đến. Nếu muốn, họ cũng có cơ hội tham gia khai thác và nhận phần thưởng cho việc đó.
Nút ánh sáng
Các nút nhẹ không chứa thông tin đầy đủ về blockchain. Nút như vậy chỉ lưu trữ bản ghi của khối mà nó được kết nối. Trong hầu hết các trường hợp, các nút như vậy không hoạt động liên tục.
Thông thường, một nút nhẹ là phần mềm kết nối với một nút đầy đủ và chuyển tiếp thông tin từ nút đó đến máy tính của người dùng - ví dụ: thông tin về số dư tài khoản, các giao dịch đến và đi. Trên thực tế, nút nhẹ sử dụng nút đầy đủ làm cầu nối để truy cập vào chuỗi khối.
Một nút nhẹ có bộ chức năng cần thiết để sử dụng tiền điện tử mà không yêu cầu sức mạnh tính toán hoặc bộ nhớ lớn. Do đó, nó có thể chạy ngay cả trên thiết bị di động. Thông thường, quá trình đồng bộ hóa chỉ mất vài giây.
Đã cắt bớt các nút đầy đủ
Một nút như vậy tải xuống toàn bộ chuỗi khối và chỉ đồng bộ hóa nó khi khởi chạy lần đầu tiên. Tiếp theo, nó tự động tải các khối mới và xóa các khối cũ khi đạt đến một lượng bộ nhớ nhất định. Thông thường, người dùng có thể đặt kích thước nút trong cài đặt, ví dụ: 10 GB.
Các nút khai thác
Nút khai thác tham gia vào quá trình khai thác tiền điện tử và chỉ được sử dụng trong các chuỗi khối dựa trên thuật toán Proof of Work. Nó có thể đầy hoặc nhẹ.
Để chạy một nút như vậy, người dùng phải có thiết bị tính toán mạnh mẽ:
Bộ phận xử lý trung tâm (CPU);
bộ xử lý đồ họa (GPU);
mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC).
Bạn cũng sẽ cần phải cài đặt phần mềm đặc biệt.
Vì vậy, trong quá trình khai thác Bitcoin cần phải giải các bài toán phức tạp. Kết quả của những tính toán như vậy, người khai thác tìm thấy một giá trị mã duy nhất - hàm băm, dùng làm bằng chứng về công việc đã thực hiện.
Tiếp theo, người khai thác gửi hàm băm tìm thấy đến các nút khác, các nút này phải kiểm tra xem nó có tuân thủ nhiệm vụ hay không. Nếu xác minh thành công, người khai thác có thể thêm khối mới và nhận phần thưởng cho việc này.
Nút đặt cược
Đây là một dạng tương tự của các nút khai thác, được sử dụng trong các chuỗi khối với thuật toán Proof of Stake. Một nút như vậy cũng cần thiết để xác thực các giao dịch và thêm các khối mới và nó cũng có thể đầy đủ hoặc nhẹ.
Trong trường hợp này, phần thưởng được trao không phải để tính toán mà để lưu trữ một lượng tiền nhất định trong tài khoản. Theo đó, để khởi chạy nút đặt cược, bạn không cần phải mua thiết bị đắt tiền. Tất cả những gì bạn cần làm là cấu hình phần mềm chính xác và nạp tiền vào tài khoản của mình.
Masternode
Masternode là một dạng tương tự của một nút đầy đủ: nó cũng lưu trữ tất cả thông tin từ blockchain và được đồng bộ hóa với nó, nhưng nó cũng có các chức năng bổ sung. Chúng cần thiết để đảm bảo tính ẩn danh bằng cách chia nhỏ các giao dịch và gửi chúng giữa các ví.
Chủ sở hữu của một nút đầy đủ có thể nhận được nút chính nếu anh ta đáp ứng các điều kiện cần thiết của chuỗi khối. Thông thường, yêu cầu chính là bổ sung và giữ một số lượng xu nhất định trong tài khoản của bạn. Cũng cần phải thực hiện các cài đặt máy chủ đặc biệt (chúng khác nhau đối với các loại tiền điện tử khác nhau).
Khi người dùng thực hiện một giao dịch ẩn danh, tiền của họ sẽ được “xáo trộn” trong các masternode. Quá trình này có thể liên quan đến số lượng nút khác nhau, nằm rải rác trên khắp thế giới và được chọn ngẫu nhiên. Số vòng trộn cũng khác nhau - điều này có thể được đặt thủ công hoặc tự động. Kết quả là không thể theo dõi kết nối giữa người gửi và người nhận.
Masternode có thể hoạt động dựa trên thuật toán Proof of Stake hoặc cơ chế đồng thuận PoW/PoS lai. Để khuyến khích người dùng tạo và quản lý masternode, hệ thống sẽ trao cho họ một phần hoa hồng của thợ mỏ. Quy mô của phần thưởng cũng khác nhau giữa các blockchain khác nhau.
Loại masternode chạy trên chuỗi khối NEM (XEM) được gọi là siêu nút.
Nút sét
Lightning Network (LN) là tiện ích bổ sung lớp thứ hai cho chuỗi khối Bitcoin, là mạng lưới các kênh thanh toán của người dùng. Hệ thống này sử dụng các nút cực nhanh đặc biệt để đồng bộ hóa với nhau và với chuỗi khối chính.
Các nút Lightning chỉ xác minh các giao dịch được liên kết trực tiếp với chúng (không giống như các nút tiêu chuẩn, xác minh tất cả các giao dịch trên blockchain). Nhờ tính năng này, tốc độ xử lý giao dịch đạt được tối đa.
Trình xác thực và oracle
Đây là các chức năng bổ sung mà một nút trong mạng phi tập trung có thể có:
Nút xác thực là một thiết bị xác minh các giao dịch và phê duyệt chúng. Các nút như vậy có thể hoạt động bằng các thuật toán khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm của blockchain.
Oracle là một nút truyền thông tin từ các hệ thống bên ngoài tới blockchain. Một ví dụ về dữ liệu như vậy có thể là giá tiền tệ hiện tại cho một dịch vụ trao đổi chạy trên blockchain.
Cần có một tập lệnh oracle để chuyển đổi thông tin thành dạng dễ hiểu cho hợp đồng thông minh. Sau đó, trình xác thực sẽ xác thực dữ liệu từ oracle cùng với tất cả thông tin khác trên blockchain.
Trong trường hợp này, tín hiệu từ một nhà tiên tri được xác minh bởi một số lượng lớn người xác thực, điều này làm tăng tính bảo mật tổng thể của mạng.
Các nhánh và những thay đổi trong chức năng của nút
Bất kỳ dự án tiền điện tử nào cũng có thể được cập nhật định kỳ. Để các bản cập nhật có hiệu lực trên toàn mạng, tất cả các nút phải chấp nhận chúng. Đôi khi có thể có những bất đồng trong cộng đồng nhà phát triển và người xác nhận liên quan đến việc triển khai một số bản cập nhật nhất định, khi một phần của nút có thể chấp nhận chúng, trong khi những phần khác có thể từ chối chúng. Quá trình giới thiệu các thay đổi được gọi là fork.
Có hai loại nĩa:
Soft fork là một thay đổi và cải tiến mềm không mâu thuẫn với các cài đặt cơ bản của blockchain. Để chấp nhận chúng, chủ sở hữu nút cần cập nhật phần mềm. Nếu chỉ một phần nút chấp nhận bản cập nhật này thì hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động ổn định.
Một hard fork liên quan đến những thay đổi đáng kể đối với blockchain. Do sự kiện như vậy, loại nút mạng có thể thay đổi hoàn toàn. Ví dụ: vào tháng 9 năm 2022, tiền điện tử Ethereum đã chuyển từ thuật toán POS sang POW. Kết quả là, các nút khai thác đã biến mất và các nút đặt cược có chức năng xác thực xuất hiện.
Nếu có sự bất đồng trong cộng đồng về việc có nên chấp nhận hard fork hay không, mạng sẽ chia thành hai chuỗi khối không tương thích. Một trong số chúng giữ nguyên các cài đặt cơ bản và cái thứ hai chuyển sang cài đặt mới.
