نود چیست؟ راهنمای جامع و کامل گره یا Node های بلاکچینی در ارز دیجیتال

پیدایش بلاکچین نه ‌تنها یک انقلاب در فناوری‌های نوین بود، بلکه مفاهیم جدید و نوآورانه‌ای را نیز به‌ همراه آورد. این پدیده نه‌ تنها برای تکنولوژی ارزهای دیجیتالی اعتبار می‌آورد، بلکه یک اکوسیستم بسیار گسترده از فرصت‌ها و ایده‌های نوین را نیز به همراه دارد. در این مسیر، بسیاری از اصطلاحات و واژگانی که پیش‌تر معانی و مفاهیم خاص خود را داشتند، با ظهور مفهوم بلاکچین و تکنولوژی‌های مرتبط با آن، به تعاریف جدیدی رسیدند.
یکی از این واژگان، اصطلاح “نود” یا گره است که ابتدا به مفهوم متفاوتی در دنیای فناوری شناخته می‌شد. اما با ظهور بلاکچین، این اصطلاح به‌ طور نوآورانه‌ای معنای جدیدی به خود گرفت و به عنوان یکی از عناصر اصلی این فناوری مطرح شد. در این سیاق، نود به معنای یک واحد کاربردی در شبکه بلاکچین تعریف می‌شود که مسئولیت اجرای وظایف مختلفی از جمله تأیید و ثبت تراکنش‌ها را بر عهده دارد. با ما همراه شوید تا به طور گسترده شما را با مفهوم نود یا گره آشنا نماییم.

گره (Node) یا نود در بلاکچین چیست؟

در دنیای بلاکچین، گره یا نود (Node) به هر سیستمی اطلاق می‌شود که به شبکه‌ی بلاکچین متصل شده و در حفظ و بروزرسانی آن نقش دارد. گره‌ها در واقع ستون‌های اصلی شبکه‌ی بلاکچین هستند و وظایف متعددی از جمله ذخیره اطلاعات بلاکچین، تأیید تراکنش‌ها و تسهیل ارتباطات بین سایر گره‌ها را بر عهده دارند.

آشنایی با مفهوم بلاکچین

برای درک بهتر نقش و عملکرد گره‌ها در شبکه‌ی بلاکچین، ابتدا باید با مفهوم کلی بلاکچین آشنا شویم. بلاکچین (Blockchain) به زبان ساده، پایگاه داده‌ای توزیع شده است که به جای ذخیره اطلاعات در یک مکان مرکزی، آن را در بین تعداد زیادی از سیستم‌های کامپیوتری به اشتراک می‌گذارد. این سیستم‌ها، همان گره‌های شبکه‌ی بلاکچین هستند.

ویژگی‌های کلیدی بلاکچین هم شامل:

• توزیع شده: اطلاعات بلاکچین در بین تعداد زیادی از گره‌ها ذخیره می‌شوند و هیچ نهاد مرکزی بر آنها کنترل ندارد.
• غیرقابل تغییر: پس از ثبت اطلاعات در بلاکچین، به ‌سختی می‌توان آنها را تغییر داد یا حذف کرد.
• ایمن: بلاکچین با استفاده از رمزنگاری قدرتمند، در برابر تقلب و دستکاری، ایمن است.

انواع گره در بلاکچین

گره‌ها در شبکه‌ی بلاکچین بر اساس وظایف و عملکردشان به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه به معرفی برخی از مهم‌ترین انواع گره‌ها می‌پردازیم:

گره یا نود کامل یا فول نود (Full Node)

وظایف:

• دانلود و ذخیره کل تاریخچه‌ی بلاکچین
• تأیید تراکنش‌ها و بلوک‌های جدید
• همگام‌سازی با سایر گره‌های کامل
• ارائه اطلاعات به سایر گره‌ها

مزایا:

• امنیت و تمرکززدایی بیش‌تر شبکه
• دسترسی کامل به اطلاعات بلاکچین

معایب:

• نیاز به فضای ذخیره‌سازی بالا
• مصرف پهنای باند زیاد

گره یا نود سبک (SPV) یا (Light Node)

وظایف:

• دانلود و ذخیره بخشی از تاریخچه‌ی بلاکچین (معمولاً هدر بلاک‌ها)
• تأیید تراکنش‌ها با استفاده از گره‌های کامل
• همگام‌سازی با سایر گره‌های سبک

مزایا:

• نیاز به فضای ذخیره‌سازی کم‌تر
• مصرف پهنای باند کم‌تر

معایب:

• امنیت و تمرکززدایی کم‌تر شبکه
• دسترسی محدود به اطلاعات بلاکچین

نودهای بلاک چینی لایتنینگ (Lightning Nodes)

وظایف:

• تسهیل تراکنش‌های سریع و ارزان در شبکه‌ی لایتنینگ
• مدیریت کانال‌های پرداخت
• حفظ و بروزرسانی شبکه‌ی لایتنینگ

مزایا:

• افزایش سرعت و کارایی تراکنش‌ها
• کاهش هزینه تراکنش‌ها

معایب:

• پیچیدگی بیش‌تر راه‌اندازی و نگهداری
• نیاز به دانش فنی بیش‌تر

نودهای بلاک چینی تعدیل یافته (Pruned Full Nodes)

وظایف:

• دانلود و ذخیره کل تاریخچه‌ی بلاکچین، اما با حذف برخی از اطلاعات غیرضروری
• تأیید تراکنش‌ها و بلوک‌های جدید
• همگام‌سازی با سایر گره‌های تعدیل یافته

مزایا:

• نیاز به فضای ذخیره‌سازی کم‌تر از گره‌های کامل
• مصرف پهنای باند کم‌تر از گره‌های کامل

معایب:

• امنیت و تمرکززدایی کم‌تر از گره‌های کامل
• دسترسی محدود به برخی از اطلاعات بلاکچین

سوپر نود (Super Node)

وظایف:

• ارائه خدمات به تعداد زیادی از گره‌های دیگر
• تسهیل ارتباطات بین گره‌ها
• افزایش مقیاس‌پذیری شبکه

مزایا:

• افزایش سرعت و کارایی شبکه
• بهبود دسترسی به اطلاعات

معایب:

• تمرکززدایی کم‌تر شبکه (سوپر نودها می‌توانند به نقاط مرکزی تبدیل شوند)
• نیاز به سخت‌افزار و نرم‌افزار قدرتمند

نود کامل آرشیوی (Archival Full Nodes)

وظایف:

• دانلود و ذخیره کل تاریخچه‌ی بلاکچین به صورت دائمی
• تأیید تراکنش‌ها و بلوک‌های جدید
• همگام‌سازی با سایر گره‌های آرشیوی
• مشارکت در تحقیقات و توسعه‌ی شبکه

مزایا:

• حفظ تاریخچه‌ی کامل و بدون وقفه بلاکچین
• امکان بازیابی اطلاعات در صورت لزوم

معایب:

• نیاز به فضای ذخیره‌سازی بسیار بالا
• مصرف پهنای باند بسیار زیاد

نود استیکینگ یا نودهای سرمایه گذار (Staking Node)

وظایف:

• قفل کردن مقدار مشخصی از ارز دیجیتال برای تأمین امنیت شبکه
• مشارکت در فرایند اجماع اثبات سهام (Proof of Stake)
• دریافت پاداش برای تأیید تراکنش‌ها

مزایا:

• امنیت بیش‌تر شبکه
• مصرف انرژی کم‌تر نسبت به اثبات کار (PoW)

معایب:

• نیاز به سرمایه‌ی اولیه برای استیکینگ
• ریسک کاهش ارزش ارز دیجیتال قفل شده

مستر نود (Master Node)

وظایف:

انجام وظایف مختلف بسته به شبکه‌ی بلاکچین، مانند تسهیل تراکنش‌های فوری و خصوصی، رأی‌گیری در مورد تغییرات شبکه و ارائه خدمات دیگر

مزایا:

افزایش کارایی و قابلیت‌های شبکه

معایب:

• تمرکززدایی کم‌تر شبکه (تعداد مستر نودها معمولاً محدود است)
• نیاز به سرمایه‌ی اولیه برای راه‌اندازی

نود استخراج کننده (Miner Node)

وظایف:

• حل مسائل ریاضی پیچیده برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید (در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند)
• دریافت پاداش برای استخراج بلاک

مزایا:

• امنیت شبکه
• توزیع ارز دیجیتال جدید

معایب:

• مصرف انرژی بسیار بالا (در شبکه‌های اثبات کار)
• نیاز به سخت‌افزار تخصصی و قدرتمند

نودهای بلاک چینی مرجع (Authority Nodes)

وظایف:

تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه‌های بلاکچینی خصوصی یا ترکیبی

مزایا:

• سرعت و کارایی بالاتر شبکه
• کنترل بیش‌تر بر روی شبکه

معایب:

• تمرکززدایی کم‌تر شبکه

نود در شبکه بلاکچین چه وظایفی دارد؟

همانطور که اشاره شد، گره‌ها نقش مهمی در عملکرد شبکه‌ی بلاکچین ایفا می‌کنند. برخی از وظایف اصلی گره‌ها عبارت‌اند از:

ذخیره اطلاعات بلاکچین: گره‌های کامل، کل تاریخچه‌ی بلاکچین را دانلود و ذخیره می‌کنند. اینکار باعث می‌شود که یک نسخه‌ی کامل و بروز از بلاکچین در سراسر شبکه توزیع شود.
تأیید تراکنش‌ها: گره‌ها با استفاده از قوانین شبکه، تراکنش‌های جدید را بررسی و تأیید می‌کنند. اینکار باعث می‌شود که تنها تراکنش‌های معتبر به بلاکچین اضافه شوند.
ایجاد بلاک‌های جدید (در برخی از شبکه‌ها): در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند، گره‌های استخراج کننده با حل مسائل ریاضی پیچیده، بلاک‌های جدید ایجاد می‌کنند.
تسهیل ارتباطات بین گره‌ها: گره‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند تا اطلاعات بلاکچین را به اشتراک بگذارند و بر سر وضعیت فعلی شبکه به توافق برسند.
حفظ امنیت شبکه: وجود تعداد زیادی از گره در شبکه، جعل و دستکاری اطلاعات بلاکچین را بسیار دشوار می‌کند.

بیشتر بخوانید : خطرات استفاده از پل‌های کراس چین

نحوه کارکرد گره های بلاکچینی یا نود در ارز دیجیتال چیست؟

شبکه‌ی بلاکچین با همکاری تعداد زیادی از گره‌ها که به صورت توزیع شده در سراسر جهان قرار دارند، فعالیت می‌کند. بیایید نگاهی به نحوه‌ی کارکرد گره‌ها در این شبکه بیندازیم:

• اتصال به شبکه: هنگامی که یک سیستم به عنوان گره به شبکه‌ی بلاکچین متصل می‌شود، ابتدا کل تاریخچه‌ی بلاکچین (در مورد گره‌های کامل) یا بخشی از آن (در مورد گره‌های سبک) را دانلود می‌کند.
• تأیید تراکنش‌ها: زمانی که تراکنش جدیدی در شبکه رخ می‌دهد، گره‌ها آن را دریافت می‌کنند. سپس با استفاده از قوانین شبکه، اعتبار تراکنش را بررسی می‌کنند. این بررسی شامل مواردی مانند صحت امضاهای دیجیتال، موجودی کافی فرستنده و عدم مغایرت با قوانین دیگر شبکه می‌شود.
• ایجاد بلاک جدید (در برخی از شبکه‌ها): در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند، گره‌های استخراج کننده با حل مسائل ریاضی پیچیده به رقابت می‌پردازند. برنده‌ی این رقابت، حق ایجاد بلاک جدید و ثبت تراکنش‌های تأیید شده در آن را بدست می‌آورد. سایر گره‌ها صحت راه‌حل و بلاک ایجاد شده را بررسی می‌کنند و در صورت تأیید، آن را به نسخه‌ی محلی خود از بلاکچین اضافه می‌کنند.
• پخش و همگام‌سازی: پس از تأیید نهایی یک بلاک جدید، گره‌ها آن را برای سایر گره‌های شبکه ارسال می‌کنند. هر گره، بلاک جدید را دریافت کرده و با نسخه‌ی محلی خود از بلاکچین مقایسه می‌کند. در صورت تطابق، بلاک جدید به زنجیره‌ی بلاک‌ها اضافه می‌شود و شبکه به وضعیت جدیدی همگام می‌شود.
• حفظ امنیت: وجود تعداد زیادی از گره در شبکه باعث امنیت بالای آن می‌شود. هرگونه تلاش برای جعل یا دستکاری اطلاعات بلاکچین، نیازمند تغییر همزمان اطلاعات در تمامی گره‌های شبکه است که از لحاظ عملی، تقریباً غیرممکن است.

یک نود ارز دیجیتال چگونه راه‌اندازی میشود؟

راه‌اندازی یک نود ارز دیجیتال بسته به نوع گره و شبکه‌ی بلاکچین مورد نظر، متفاوت است. به طور کلی، مراحل راه‌اندازی یک گره به شرح زیر است:

• انتخاب نوع گره: اولین قدم، انتخاب نوع گره‌ای است که می‌خواهید راه‌اندازی کنید. گره‌های کامل نیاز به فضای ذخیره‌سازی بالایی دارند، در حالی که گره‌های سبک به فضای کم‌تری نیاز دارند هر چند که امنیت و تمرکززدایی کم‌تری را هم ارائه می‌دهند.
• انتخاب نرم‌افزار گره: برای راه‌اندازی هر نوع گره، به نرم‌افزار مخصوص آن نیاز دارید. بسیاری از شبکه‌های بلاکچین، نرم‌افزار مخصوص گره را به صورت رایگان در وب‌سایت خود ارائه می‌دهند.
• دانلود بلاکچین (در صورت نیاز): برخی از گره‌ها، مانند گره‌های کامل، نیاز دارند تا کل تاریخچه‌ی بلاکچین را دانلود کنند. این فرایند می‌تواند زمان زیادی به طول بینجامد.
• اتصال به شبکه: پس از دانلود بلاکچین (در صورت نیاز) و راه‌اندازی نرم‌افزار گره، سیستم شما به عنوان یک گره به شبکه‌ی بلاکچین متصل خواهد شد.
• نگهداری و بروزرسانی: نرم‌افزار گره را بروز نگه دارید تا از آخرین ویژگی‌ها و امنیت شبکه بهره‌مند شوید. همچنین برای برخی از گره‌ها، مانند گره‌های استخراج کننده، ممکن است نیاز به مدیریت و نگهداری مستمر از سخت‌افزار و نرم‌افزار باشد.

توجه داشته باشید که راه‌اندازی و نگهداری برخی از گره‌ها، مانند گره‌های کامل و گره‌های استخراج کننده، نیاز به دانش فنی و تجهیزات سخت‌افزاری مناسب دارد.

ایجاد تغییرات نودها بعد از هارد ‌فورک و سافت‌ ‌فورک

در شبکه‌های بلاکچین، گاهی اوقات نیاز به تغییر قوانین و پروتکل‌های شبکه وجود دارد که این تغییرات از طریق فرایندهای هارد فورک (Hard Fork) و سافت فورک (Soft Fork) اعمال می‌شوند که در ادامه به مفاهیم این موارد می‌پردازیم.

آشنایی با مفاهیم هارد ‌فورک و سافت‌ ‌فورک

• هارد فورک (Hard Fork): در هارد فورک، تغییرات بنیادی در قوانین شبکه ایجاد می‌شود. این تغییرات به گونه‌ای است که نرم‌افزارهای قدیمی شبکه، دیگر نمی‌توانند با نسخه‌ی جدید بلاکچین سازگار باشند. در نتیجه، شبکه به دو بخش تقسیم می‌شود: یک بخش که از قوانین جدید پیروی می‌کند و بخش دیگر که همچنان از قوانین قدیمی استفاده می‌کند. برای اینکه گره‌ها بتوانند بعد از یک هارد فورک به کار خود ادامه دهند، باید نرم‌افزار خود را به نسخه‌ی جدیدتر ارتقا دهند.
• سافت فورک (Soft Fork): در سافت فورک، تغییرات ملایم‌تری در قوانین شبکه اعمال می‌شود. این تغییرات به گونه‌ای طراحی می‌شوند که با نرم‌افزارهای قدیمی شبکه نیز سازگار باشند. در نتیجه، شبکه همچنان یکپارچه باقی می‌ماند و نیازی به تقسیم شدن نیست. گره‌هایی که از نرم‌افزار قدیمی استفاده می‌کنند، همچنان می‌توانند به شبکه متصل شوند و تراکنش‌ها را پردازش کنند، اما نمی‌توانند از ویژگی‌های جدید شبکه بهره‌مند شوند.

گره‌ها در هارد ‌فورک (Hard Fork)

همانطور که اشاره شد، بعد از یک هارد فورک، شبکه به دو بخش تقسیم می‌شود. گره‌ها برای اینکه بتوانند به کار خود ادامه دهند، باید نرم‌افزار خود را به نسخه‌ی جدید ارتقا دهند. در غیر این صورت، گره‌ی آنها دیگر با شبکه‌ی اصلی سازگار نخواهد بود.
گاهی در برخی از موارد، جامعه‌ی بلاکچین ممکن است در مورد انجام هارد فورک به توافق کامل نرسد. در این صورت، ممکن است دو شبکه‌ی مجزا با قوانین متفاوت شکل بگیرد که هر کدام از این شبکه‌ها، ارز دیجیتال مخصوص به خود را خواهند داشت.

گره‌ها در سافت‌ فورک (Soft Fork)

برخلاف هارد فورک، در سافت فورک نیازی به ارتقای اجباری نرم‌افزار گره‌ها وجود ندارد. گره‌هایی که از نرم‌افزار قدیمی استفاده می‌کنند، همچنان می‌توانند به شبکه متصل شوند و به کار خود ادامه دهند. با این حال، این گره‌ها نمی‌توانند از ویژگی‌های جدید شبکه بهره‌مند شوند.
به طور کلی، سافت فورک روش ترجیحی برای اعمال تغییرات در شبکه‌ی بلاکچین است؛ زیرا باعث ایجاد اختلال و عدم اجماع کم‌تری در شبکه می‌شود.

چرا وجود گره در بلاکچین از اهمیت بالایی برخوردار میباشد؟

گره‌ها ستون‌های اصلی شبکه‌ی بلاکچین هستند و نقش مهمی در امنیت، تمرکز زدایی و کارایی آن ایفا می‌کنند. در ادامه به برخی از دلایل اهمیت وجود گره در شبکه‌ی بلاکچین اشاره می‌کنیم:

• امنیت: تعداد زیاد گره در شبکه، جعل و دستکاری اطلاعات بلاکچین را بسیار دشوار می‌کند. هرگونه تلاش برای تغییر اطلاعات در یک بلاک، نیازمند تغییر همزمان آن در تمامی گره‌های شبکه است که از لحاظ عملی، تقریباً غیرممکن است.
• تمرکززدایی: برخلاف سیستم‌های سنتی که تحت کنترل یک نهاد مرکزی قرار دارند، شبکه‌ی بلاکچین با استفاده از گره‌ها، به صورت توزیع شده و غیرمتمرکز عمل می‌کند. این امر باعث می‌شود که شبکه در برابر سانسور و کنترل مقاوم باشد.
• شفافیت: اطلاعات بلاکچین در تمامی گره‌های شبکه ذخیره می‌شود و برای عموم قابل مشاهده است. این امر باعث شفافیت و قابل اعتماد بودن شبکه می‌شود.
• قابلیت اطمینان: با وجود تعداد زیادی از گره در سراسر جهان، در دسترس بودن و قابلیت اطمینان شبکه‌ی بلاکچین افزایش می‌یابد. خرابی یا از کار افتادن یک گره، خللی در عملکرد کلی شبکه ایجاد نمی‌کند.

بیشتر بخوانید : کیف پول کیپ کی (keepkey) چیست؟

نودها چگونه شبکه بلاکچین را امن می سازند؟

نودها در شبکه بلاکچین امنیت را از طریق مکانیسم‌های تأیید و ثبت تراکنش‌ها ارتقا می‌دهند. این نودها مسئولیت تأیید و اعتبارسنجی هر تراکنش را بر عهده دارند و سپس آن را به بلاک‌های جدید اضافه می‌کنند. امضای دیجیتالی از سوی نودها این اطمینان را می‌دهد که تراکنش‌ها معتبر و قابل اعتماد هستند. همچنین، شبکه بر اساس الگوریتم‌های توافق مانند Proof of Work یا Proof of Stake عمل می‌کند که نودها را به یکدیگر متصل می‌کند و هجومی را مانع از تغییرات غیرمجاز می‌کند. این توافق متقابل بین نودها امنیت شبکه را تضمین می‌کند و از تقلب و تغییرات ناپسند جلوگیری می‌کند و در نهایت منجر به ایجاد یک بستر امن برای انتقال داده‌ها در بلاکچین می‌شود.

مکانیزم‌های اجماع در شبکه‌ی بلاکچین

همانطور که قبل‌تر اشاره داشتیم، مکانیزم‌های اجماع شامل Proof of Work و Proof of Stake هستند که این دو مکانیزم به شکل زیر تعریف می‌شوند:

مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW)

در این مکانیزم، گره‌های استخراج کننده با حل مسائل ریاضی پیچیده به رقابت می‌پردازند. برنده‌ی این رقابت، حق ایجاد بلاک جدید و ثبت تراکنش‌های تأیید شده در آن را بدست می‌آورد. سایر گره‌ها صحت راه‌حل و بلاک ایجاد شده را بررسی می‌کنند و در صورت تأیید، آن را به نسخه‌ی محلی خود از بلاکچین اضافه می‌کنند. رقابت شدید بین گره‌های استخراج کننده و نیاز به صرف انرژی و منابع محاسباتی زیاد برای حل مسائل ریاضی، جعل و دستکاری اطلاعات بلاکچین را بسیار پرهزینه و غیرعملی می‌کند.

مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS)

در این مکانیزم، حق تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید به گره‌هایی واگذار می‌شود که مقدار مشخصی از ارز دیجیتال شبکه را قفل کرده‌اند (استیک کرده‌اند). هر چه میزان ارز دیجیتال قفل شده توسط یک گره بیش‌تر باشد، احتمال انتخاب آن برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک جدید نیز بیش‌تر می‌شود. این امر باعث می‌شود که حمله به شبکه برای مهاجمین بسیار پرهزینه باشد، زیرا آنها نیاز به خرید و قفل کردن مقدار زیادی از ارز دیجیتال را در شبکه خواهند داشت.
علاوه بر اثبات کار و اثبات سهام، مکانیزم‌های اجماع دیگری نیز مانند اثبات اعتبار (Proof of Authority – PoA) و اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proof) نیز وجود دارند که در برخی از شبکه‌های بلاکچین مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به طور خلاصه، با استفاده از مکانیزم‌های اجماع و مشارکت تعداد زیادی از گره در شبکه‌ی بلاکچین، دستکاری و تغییر اطلاعات در این شبکه تقریباً غیرممکن می‌شود. هرگونه تلاش برای تقلب، نیازمند فریب دادن یا کنترل بخش قابل توجهی از گره‌های شبکه است که از لحاظ فنی و اقتصادی، بسیار دشوار و پرهزینه است.

جمع بندی

پس با توجه به موارد این مقاله می‌توان گفت که نودها به عنوان اجزای اساسی در شبکه‌های غیرمتمرکز، اساسی برای یکپارچگی، امنیت و اجماع هستند. مکانیزم‌های اجماع که به نودها اجازه می‌دهند بر سر وضعیت بلاکچین توافق کنند، اهمیت بیش‌تری به این نقطه اضافه می‌کنند. با شناخت انواع نودها و آشنایی با مکانیزم‌های اجماع، ما می‌توانیم درک بهتری از بلاکچین و اکوسیستم شبکه‌های غیرمتمرکز پیدا کنیم و امکانات و قابلیت‌های آنها را بهتر بشناسیم. این شناخت اساسی برای توسعه و پیشرفت بیش‌تر این فناوری‌ها و سامانه‌های مبتنی بر آنهاست.