پیمان تقی زاده 
در شبکه بلاک چین بیت کوین، دو عنصر حیاتی وجود دارد: نودهای بیت کوین (Bitcoin Nodes) و استخراج‌کنندگان بیت کوین (Bitcoin Miners) یا همان ماینرهای بیت کوین. این اصطلاحات اغلب به جای هم به کار می‌روند، در حالی که هر دوی آنها انواع مختلفی از نود (نود به معنای یک دستگاه متصل به شبکه) در این شبکه هستند. با این حال، بین نودهای کامل (Full Nodes) و استخراج کنندگان تفاوت‌های کلیدی و مسئولیت‌های جداگانه‌ای وجود دارد.
تمام نودهای بیت کوین (Bitcoin Nodes) با اعتبارسنجی تراکنش‌ها و بلوک‌ها به شبکه کمک می‌کنند و بدین ترتیب، درستی و پیوستگی بلاک چین را تضمین می‌کنند. استخراج‌کنندگان (Miners) با شرکت در فرآیند اثبات کار (Proof-of-Work یا به اختصار PoW)، یک قدم فراتر می‌گذارند تا بلوک‌های جدید را در شبکه منتشر کنند. بدون استخراج‌کنندگان، هیچ تراکنش جدیدی به بلاک چین اضافه نمی‌شود.
آنچه در این مطلب می‌خوانید:
نود کامل بیت کوین چیست؟
نودها (Nodes) در یک شبکه بلاک چین، رایانه‌هایی هستند که نرم‌افزار را اجرا کرده و اطلاعات مورد نیاز برای راه‌اندازی و مدیریت شبکه را ذخیره می‌کنند. هر نود بسته به کارکرد خود، نرم‌افزار را با توان محاسباتی متناسب اجرا می‌کند. نقش‌های مجزای نودهای بیت کوین برای موفقیت این ارز دیجیتال حیاتی هستند.
زمانی که اجزای تشکیل‌دهنده بلاک چینِ بیت کوین را بررسی می‌کنیم، یک نود بیت کوین را می‌توان یک نود کامل (Full Node) در نظر گرفت. نودهای کامل می‌توانند روی یک رایانه معمولی اجرا شوند و آنها یک نسخه کامل و به‌روز از بلاک چین را ذخیره می‌کنند. نودها تراکنش‌ها را از کاربران بیت کوین دریافت کرده و آنها را با توجه به قوانین و تاریخچه شبکه اعتبارسنجی می‌کنند و سپس آنها را در یک استخر حافظه (Mempool) از تراکنش‌های تأیید نشده قرار می‌دهند تا برای استخراج‌کنندگان آماده شوند.
اعتبارسنجی یک تراکنش بیت کوین شامل موارد زیر است:
- تأیید صحت امضاهای دیجیتال
- سنجش اصالت
- تأیید صحت
- بررسی موجودی و کارمزد تراکنش
- جلوگیری از خرج کردن دوگانه (Double-Spending)
تراکنش‌های تأیید شده توسط نودهای کامل در شبکه پخش می‌شوند و سپس توسط استخراج‌کنندگان جمع‌آوری و در قالب بلوک‌هایی از تراکنش‌ها کنار هم قرار می‌گیرند.
نودهای کامل بیت کوین همچنین مسئول بررسی کار استخراج‌کنندگان و اطمینان از رعایت قوانین الگوریتم اجماع (consensus mechanism) هستند. این قوانین شامل فرمت صحیح تراکنش‌ها، رعایت الزام اثبات کار (Proof-of-Work) و عدم تخطی از محدودیت اندازه بلاک هستند.
نودهای کامل همچنین از طریق رد کردن بلاک‌های غیرمجاز، مانع از قدرت گرفتن بیش از حد استخراج‌کنندگان و کاهش خطر حمله‌ی ۵۱ درصدی می‌شوند. با این حال، دفاع اصلی در برابر حمله‌ی ۵۱ درصدی، ماهیت غیرمتمرکز و رقابتی خود فرآیند استخراج است.
با وجود نقشی حیاتی که نودها در شبکه بیت کوین ایفا می‌کنند، آنها برخلاف استخراج‌کنندگان، پاداش بلاک دریافت نمی‌کنند. راه‌اندازان نود معمولاً این کار را برای اهدافی از جمله حمایت از سلامت و امنیت شبکه، تضمین حفظ حریم خصوصی و اهداف تجاری انجام می‌دهند.
بیشتر بخوانید : بهینه‌سازی نرخ تبدیل یا (CRO) چیست؟
نود استخراج بیت کوین چیست؟
یک استخراج‌کننده بیت کوین یا نود استخراج بیت کوین زیرمجموعه‌ای از یک نود کامل به شمار می‌رود. با این حال، همه نودهای کامل، نود استخراج نیستند. یک نود کامل، نسخه‌ای کامل و به‌روز از بلاک چین را نگهداری می‌کند و وظیفه اعتبارسنجی تراکنش‌ها و بلاک‌ها را برعهده دارد. نودهای استخراج علاوه بر دارا بودن این قابلیت‌ها، در فرآیند استخراج بیت کوین نیز مشارکت می‌کنند.
نودهای استخراج علاوه بر اینکه نودهای اعتبارسنج هستند و اطلاعات را به سایر نودها منتقل می‌کنند، نقش مهم‌تری نیز برعهده دارند. اصلی‌ترین وظیفه استخراج‌کنندگان بیت کوین تأیید بلاک‌های حاوی تراکنش‌ها است. پس از تأیید، آنها بلاک جدید را در کل شبکه پخش می‌کنند و به عنوان پاداش، بیت کوین تازه استخراج‌شده دریافت می‌کنند.
در شبکه بیت کوین، نودهای استخراج برای حل مسائل ریاضی پیچیده با یکدیگر رقابت می‌کنند. نود‌هایی که موفق به حل این معادلات شود، می‌تواند اجماع اثبات کار (Proof-of-Work) را تکمیل کند، یک بلاک جدید را تأیید و منتشر نماید و پاداش دریافت کند. این فرآیند به قدرت محاسباتی و انرژی قابل توجهی نیاز دارد. استخراج‌کنندگان از نرم‌افزارهای مخصوص استخراج بیت کوین استفاده می‌کنند که این نرم‌افزارها، قوانین لازم برای ایجاد و پیشنهاد بلاک‌های جدید به شبکه را در اختیار آنها قرار می‌دهند.
نودهای استخراج، تراکنش‌ها را قبل از تایید و پیشنهاد بلاک جدید به شبکه، اعتبارسنجی یا بررسی نمی‌کنند. در فرآیند استخراج بیت کوین، اولویت با دریافت تراکنش‌های معتبر از استخر تراکنش (Mempool) و قرار دادن آنها در یک بلاک است. اعتبارسنجی واقعی تراکنش‌ها توسط تمام نودهای کامل در شبکه، همزمان با دریافت بلاک جدید از نودهای استخراج انجام می‌شود.
انواع نودهای بیت کوین
نودهای سبک بیت کوین (Light Nodes)
این نودها همچنین با نام نودهای تأیید پرداخت ساده (Simplified Payment Verification – SPV) شناخته می‌شوند. نرم‌افزار این نودها نسخه‌ی سبک‌تری از بلاک چین را در خود جای می‌دهد که تنها شامل هدر بلاک‌ها است. نودهای سبک برای دریافت اطلاعات کامل یک بلاک، نیاز به اتصال به نودهای کامل دارند. این چیدمان به آنها اجازه می‌دهد بدون نیاز به کل بلاک چین، تراکنش‌ها را تأیید کنند و در نتیجه برای دستگاه‌هایی با فضای ذخیره‌سازی یا قدرت پردازش محدود، مانند کیف‌پول‌های موبایل، مناسب باشند.
نودهای لایتنینگ (Lightning Nodes)
شبکه‌ی لایتنینگ (Lightning Network) رویِ شبکه‌ی بیت کوین سوار شده و به نودهای لایتنینگ این امکان را می‌دهد تا تراکنش‌های بیت کوین را با سرعت و هزینه‌ی پایین‌تری انجام دهند. این نودها شبکه‌ای از کانال‌های پرداخت را تشکیل می‌دهند که امکان انجام تراکنش‌های خارج از زنجیره (Off-chain) را فراهم می‌آورند. این تراکنش‌ها بعداً در بلاک چین بیت کوین نهایی می‌شوند.
نودهای آرشیو (Archive Nodes)
نودهای آرشیو یا نودهای بایگانی کامل، یک نسخه کامل از بلاک چین را نگهداری می‌کنند که شامل تمام تراکنش‌هایی است که تا به حال انجام شده است. این ویژگی به آنها امکان می‌دهد تا داده‌های تاریخی در اختیار دیگران قرار دهند و به سایر نود‌هایی که نیاز به همگام‌سازی یا تأیید تاریخچه‌ی بلاک چین دارند، خدمت‌رسانی کنند.
نودهای هرس‌شده (Pruned Nodes)
نودهای هرس‌شده (Pruned Nodes) نوعی از نودهای کامل بیت کوین هستند که تاریخچه‌ی شبکه را به طور کامل، اما تا حجم مشخصی، ذخیره می‌کنند. هنگامی که به این حداکثر حجم برسند، این نودها اقدام به هرس کردن (Prune) داده‌های قدیمی‌تر می‌کنند تا فضای ذخیره‌سازی برای بلاک‌های جدیدتر آزاد شود. به عبارت دیگر، نودهای هرس‌شده یک راه‌حل میانه بین نودهای کامل (که کل بلاک چین را نگه می‌دارند) و نودهای سبک (که تنها هدر بلاک‌ها را ذخیره می‌کنند) به شمار می‌روند.
نودهای استخر استخراج (Mining Pool Nodes)
نودهای استخر استخراج، مسئول هماهنگی منابع گروه‌های مختلف استخراج‌کننده هستند. هنگامی که یک استخر استخراج موفق به تأیید یک بلاک جدید شود، پاداش استخراج به طور عادلانه بین اعضای استخر توزیع می‌گردد.
به عبارت دیگر، استخراج کنندگان انفرادی اغلب قدرت پردازشی کافی برای رقابت با استخرهای بزرگ را ندارند. بنابراین، آنها با پیوستن به یک استخر استخراج، قدرت پردازشی خود را با سایر اعضا ترکیب می‌کنند تا شانس یافتن بلاک جدید و دریافت پاداش را افزایش دهند.
مقایسه استخراج‌کنندگان و نودها در بیت کوین
این جدول فقط تفاوت‌های کلیدی بین نودها و استخراج‌کنندگان را به طور خلاصه نشان می‌دهد.
همکاری نودهای کامل و استخراج‌کنندگان بیت کوین
نودهای بیت کوین و استخراج‌کنندگان بیت کوین به هم وابسته هستند. آنها برای انجام فرآیند زیر به یکدیگر تکیه می‌کنند:
اعتبارسنجی و پخش تراکنش‌ها
نودهای کامل تراکنش‌ها را دریافت کرده، آنها را اعتبارسنجی می‌کنند و سپس در شبکه پخش می‌نمایند. این اعتبارسنجی شامل انطباق با قوانین بیت کوین و جلوگیری از خرج کردن مضاعف می‌باشد. با انجام این فرآیندهای اعتبارسنجی، نودهای کامل به حفظ امنیت و اعتبار شبکه بیت کوین کمک می‌کنند. آنها اطمینان می‌دهند که تراکنش‌ها معتبر بوده و با قوانین شبکه مطابقت دارند و از خرج کردن مجدد بیت کوین‌های استفاده‌شده جلوگیری می‌کنند.
مم‌پول (Mempool)
مم‌پول (Mempool مخفف عبارت Memory Pool) حوضچه‌ای در حافظه‌ی نودهای کامل بیت کوین است که تراکنش‌های تأییدشده و تأییدنشده را تا زمانی که توسط استخراج‌کنندگان برای قرار گرفتن در یک بلاک جدید انتخاب شوند، در خود جای می‌دهد.
انتخاب تراکنش توسط استخراج‌کنندگان
استخراج‌کنندگان پس از یافتن بلاک جدید، مراحل زیر را برای انتخاب و گنجاندن تراکنش‌ها در بلاک انجام می‌دهند:
- انتخاب تراکنش‌ها
- اعتبارسنجی مجدد
- گروه‌بندی تراکنش‌ها
- ایجاد بلاک جدید
بنابراین، انتخاب و گنجاندن تراکنش‌ها در بلاک توسط استخراج‌کنندگان، شامل مراحل مختلفی از جمله انتخاب، اعتبارسنجی مجدد، گروه‌بندی با اطلاعات اضافی و نهایتا هش کردن بلاک است. این فرآیند به حفظ امنیت و صحت بلاک‌ها و در نتیجه کل شبکه بیت کوین کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید : مسیرهای ورود و خروج در بازار ارز دیجیتال
فرآیند استخراج: اثبات کار، اضافه کردن بلاک و پاداش‌ها
استخراج‌کنندگان برای ایجاد بلاک جدید در شبکه و دریافت پاداش، با هم بر سر حل مسائل پیچیده ریاضی که منجر به خروجی خاصی (هش) می‌شود، رقابت می‌کنند. آنها از قدرت پردازشی (کامپیوترهای قدرتمند) برای تغییر دادن مقدار «نانس» (nonce) استفاده می‌کنند تا زمانی که بتوانند به هشی برسند که مطابق با سختی هدفِ استخراج (mining difficulty) شبکه باشد.
استخراج‌کننده موفق، خروجی هش (Hash Output) را پیدا می‌کند که اثبات کار را تکمیل می‌کند. نودهای کامل برای دستیابی به اجماع (Consensus)، صحت و اعتبار بلاک و همچنین ترتیب قرارگیری بلاک‌ها در زنجیره، بلاک را تأیید می‌کنند و بدین ترتیب از خرج کردن مضاعف (Double-Spending) جلوگیری می‌شود. بلاک جدید به صورت رمزنگاری شده روی شبکه ایمن می‌گردد.
نود استخراج‌کننده، پاداش خود را دریافت می‌کند که شامل مقداری بیت کوین تازه استخراج‌شده و کارمزد تراکنش‌های موجود در بلاکی است که آن را استخراج کرده است.
پس از اینکه بلاک جدید تأیید و به بلاک چین اضافه شد، کل نسخه به‌روز شده‌ی بلاک چین برای کل شبکه پخش نمی‌شود. در عوض، خود بلاک جدید پخش می‌شود و سایر نودها به صورت مستقل این بلاک را تأیید و به نسخه‌های بلاک چین خود اضافه می‌کنند.
نقش حیاتی نودهای بیت کوین
اهمیت نودهای بیت کوین و تاثیر آنها به همراه استخراج‌کنندگان بر شبکه بیت کوین غیرقابل انکار است. این اجزای اصلی با اعتبارسنجی و پخش تراکنش‌ها، دستیابی به اجماع از طریق مکانیزم اجماع بیت کوین و افزودن امن بلوک‌های جدید و غیرقابل تغییر به بلاک چین، باعث کارکردن بلاک چین می‌شوند. نودها مانند قطب‌های ارتباطی و واسطه‌هایی بین کاربران عمل می‌کنند و اطمینان می‌دهند که تراکنش‌ها و بلاک‌ها در سراسر شبکه ارسال می‌شوند و به طور موثر، داده‌ها را هدایت می‌کنند.
نودهای بیت کوین نقش اساسی در حفظ اعتمادناپذیری (Trustless)، امنیت و ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین بیت کوین ایفا می‌کنند. همکاری نودها و استخراج‌کنندگان در شبکه بیت کوین، امنیت و پایداری آن را افزایش می‌دهد. هر کدام از این اجزا مسئولیت‌های خاصی بر عهده دارند که در نهایت به عملکرد روان کل شبکه کمک می‌کند. وجود نودها در شبکه بیت کوین باعث می‌شود که این شبکه به یک نرم‌افزار واحد وابسته نباشد و در نتیجه، خطر آسیب‌پذیری‌ها و حملات کاهش پیدا کند.
منبع: cointelegraph
درود. مقاله بسیار جذابی بود و ممنون از زحمات شما .
سپاس از مطالبتون
سپاس