Technologia blockchain zyskuje coraz większą popularność na całym świecie. Zarówno przedsiębiorstwa, jak i osoby prywatne wykorzystują ją w różnorodnych celach.
Niezależnie od tego, czy chodzi o kryptowaluty, sektor IT, czy też ochronę zdrowia, blockchain dynamicznie się rozwija, obejmując coraz szersze spektrum zastosowań.
Jednak dla znacznej części globalnej populacji koncepcja ta wciąż jest stosunkowo nowa. Podczas gdy wielu ludzi wciąż ma wątpliwości co do bezpieczeństwa i wiarygodności technologii blockchain, inni wyrażają chęć dogłębnego poznania jej mechanizmów.
Jeśli pragniesz zgłębić tajniki tej technologii, kluczowe jest zrozumienie, czym są węzły blockchain. Dla przedsiębiorców i entuzjastów blockchaina, którzy dążą do stworzenia bezpiecznych i ekonomicznych rozwiązań opartych na tej technologii, wiedza o węzłach będzie niezwykle przydatna.
Zatem zagłębmy się w temat węzłów blockchain i ich różnych rodzajów.
Czym jest Blockchain?
Blockchain to niezmienna, współdzielona księga, w której zapisywane są transakcje i śledzone zasoby w sieci. Jest to baza danych, w której dane organizowane są w bloki, a nie w tradycyjne wiersze i kolumny.
Nazwa „blockchain” pochodzi od połączenia dwóch słów: „blok” i „łańcuch”. Każda zweryfikowana transakcja lub zapis w sieci blockchain dodawany jest do bloku o określonej pojemności. Gdy ten blok zostanie zapełniony, nowe zweryfikowane rekordy są dodawane do kolejnego bloku, który jest „łączony” z poprzednim za pomocą kryptografii.
Technologia Blockchain została opracowana w 2008 roku przez osobę lub grupę osób o pseudonimie Satoshi Nakamoto, której tożsamość pozostaje nieznana.
Kluczowe elementy technologii blockchain to:
- Decentralizacja: Blockchain to system zdecentralizowany, który nie ma jednego właściciela. Każdy, kto posiada odpowiednie uprawnienia, ma do niego dostęp. Określa się go również mianem technologii rozproszonej księgi (Distributed Ledger Technology, DLT), ponieważ jest to księga rozproszona, przechowująca powiązane rekordy i umożliwiająca użytkownikom przechowywanie, udostępnianie i realizację transakcji peer-to-peer.
- Niezmienność: Każdy zapis w łańcuchu bloków opatrzony jest znacznikiem czasu, aby zapobiec manipulacjom i powielaniu rekordów. Jeśli w zapisie wystąpi błąd, należy dodać nowy rekord z korektą, aby oba były widoczne.
- Przejrzystość: Większość blockchainów, z wyjątkiem prywatnych, ma charakter open-source i nie jest kontrolowana przez centralny organ. Dzięki temu każdy może uzyskać dostęp do kodu źródłowego i zgłaszać propozycje zmian, co zwiększa zaufanie i przejrzystość między uczestnikami sieci.
Technologia blockchain znajduje zastosowanie w wielu sektorach, od bankowości i finansów, przez IT, logistykę, po ochronę zdrowia. Jej popularność szybko rośnie i coraz częściej wykorzystuje się ją w grach wideo, inteligentnych kontraktach, weryfikacji dokumentów, płatnościach i innych dziedzinach. Jest nie tylko bezpieczna, ekonomiczna i łatwa w obsłudze, ale także szybsza i dokładniejsza.
Czym są węzły blockchain?
Węzły blockchain to urządzenia elektroniczne posiadające adres IP i podłączone do sieci blockchain za pośrednictwem internetu. Stanowią one punkty końcowe komunikacji, które umożliwiają użytkownikom interakcję z łańcuchem bloków.
Węzły są kluczowe dla funkcjonowania systemu blockchain. Można je porównać do placu budowy, gdzie wszystko się dzieje. Ten „plac budowy” składa się z wielu platform blockchain, które mogą być prywatne, publiczne lub hybrydowe.
Węzeł blockchain może pełnić różne funkcje, w zależności od specyfiki łańcucha bloków. Podstawowe zadania, które może realizować, to:
- Ułatwianie komunikacji
- Akceptowanie lub odrzucanie transakcji
- Przetwarzanie transakcji
- Zarządzanie transakcjami
- Przechowywanie bloków danych powiązanych kryptograficznie
Dlaczego potrzebne są węzły blockchain?
Technologia blockchain zapewnia integralność danych i zwiększa wiarygodność sieci. W tym celu ta sama księga jest rozprowadzana globalnie w wielu systemach.
Ponieważ każdy blok danych w łańcuchu bloków jest połączony z kolejnym blokiem za pomocą kryptografii, aby zmienić rekord lub blok, konieczna byłaby modyfikacja wszystkich kolejnych bloków. Ma to na celu zachowanie dokładności i spójności, ponieważ każdy blok zawiera skrót (hash) poprzedniego bloku.
Wyobraźmy sobie, że sieć blockchain jest ograniczona tylko do jednego miejsca. Wówczas hakerowi łatwiej byłoby modyfikować wartości bloków i manipulować siecią. Właśnie dlatego blockchain jest rozproszony na całym świecie, nie mając centralnego węzła, który by nim zarządzał. Stąd wynika koncepcja decentralizacji.
Ponadto, każdy połączony system lub węzeł, rozproszony na całym świecie, będzie współdzielił te same dane, aby zachować integralność i dokładność informacji w sieci. Nawet jeśli księga w jednym systemie zostanie zmodyfikowana, inne systemy przechowujące tę księgę pozostaną nienaruszone i będą stanowić dowód integralności danych. Ta globalna dystrybucja łańcucha bloków między wieloma węzłami zwiększa również odporność sieci na ataki i katastrofy, a także zwiększa jej wiarygodność.
Węzły blockchain są potrzebne do:
- Umożliwiania dostępu: Węzły blockchain umożliwiają użytkownikom łatwy dostęp do księgi blockchain. Pomagają one w bezproblemowej interakcji z siecią, umożliwiając przeglądanie transakcji, ich szczegółów i weryfikację zapisów.
- Utrzymywania łańcucha bloków: Węzły utrzymują sieć blockchain i wspomagają jej rozwój. Każdy blok danych w łańcuchu bloków jest dodawany do pamięci węzła. Następnie węzły służą do dodawania nowych bloków do sieci i synchronizacji danych z zachowaniem kopii księgi. Aby ostatecznie zatwierdzić blok do dodania do łańcucha bloków, wymagany jest konsensus większości uczestników.
- Przetwarzania transakcji: Kiedy w łańcuchu bloków dokonywana jest transakcja, jest ona przesyłana do jego węzłów. Niektóre węzły uczestniczą w algorytmie konsensusu sieci, w zależności od ich ról, a inne są odpowiedzialne za prowadzenie zapisów.
Po otrzymaniu żądania transakcji, węzeł może zaakceptować lub odrzucić transakcję. Może przechowywać te dane i odsyłać je do równorzędnych sieci. Węzeł może również udostępniać dane innym węzłom w sieci, aby ułatwić synchronizację.
Jak działają węzły blockchain?
Do tej pory dowiedzieliśmy się, że technologia blockchain zapewnia integralność danych. Poniżej przyjrzymy się temu, co kryje się za kulisami tego procesu.
Aby zachować integralność danych, wszyscy w sieci muszą mieć pewność, że każda transakcja jest poprawna i że nie ma zdublowanych zapisów, które mogłyby ułatwić oszustwa.
Ponieważ sieć nie jest zarządzana przez centralny organ, osiągnięcie konsensusu jest sposobem, w jaki uczestnicy mogą zweryfikować, czy transakcje są ważne, czy nie. Węzły sieciowe pomagają w osiągnięciu konsensusu wśród użytkowników i zabezpieczają łańcuch bloków.
Konsensus może polegać na zestawie zasad określających działanie łańcucha bloków i potwierdzających ważność danych. Ponieważ łańcuch bloków może być duży, obejmując wiele systemów i użytkowników, konieczny jest algorytm konsensusu do weryfikacji informacji w blokach. Proof of Work (PoW) i Proof of Stake (PoS) to popularne algorytmy konsensusu, które opierają się na węzłach (pełnych węzłach) w celu egzekwowania reguł sieciowych i walidacji transakcji.
Przykład: Bitcoin korzysta z algorytmu PoW. Każdy może pobrać łańcuch bloków Bitcoin i weryfikować bloki. Umożliwia to decentralizację sieci i zwiększa jej bezpieczeństwo. W tym blockchainie każdy może uruchomić węzeł Bitcoin, posiadając stabilne łącze internetowe i odpowiedni sprzęt.
Rodzaje węzłów Blockchain
Istnieją różne rodzaje węzłów, które pełnią różne funkcje. Nawet użytkowników, którzy wchodzą w interakcję z siecią blockchain, można nazwać węzłami. Jednak nie każde urządzenie w sieci blockchain jest węzłem i nie pełni tej samej funkcji.
Węzły w sieci blockchain klasyfikuje się w zależności od ich ról i wymagań blockchaina. Na przykład, węzeł może służyć do przechowywania rekordów transakcji, podczas gdy inne węzły mogą nie wykonywać tego zadania.
W łańcuchu bloków mogą istnieć różne węzły dla użytkowników, klientów, dostawców usług i innych.
Przyjrzyjmy się różnym typom węzłów blockchain.
#1. Pełne węzły
Pełne węzły są odpowiedzialne za przechowywanie wszystkich zapisów transakcji w sieci blockchain. Są one uważane za serwery łańcucha bloków, gdzie dane są przechowywane i utrzymywane.
Pełne węzły mogą podlegać różnym modelom zarządzania łańcuchem bloków. W przypadku konieczności wprowadzenia jakichkolwiek ulepszeń w łańcuchu bloków, większość pełnych węzłów musi wyrazić na to zgodę. Można więc stwierdzić, że pełne węzły mają prawo głosu w kwestii wprowadzania zmian w łańcuchu bloków.
Jednak w pewnych sytuacjach może się zdarzyć, że zmiana nie zostanie wprowadzona, nawet jeśli większość pełnych węzłów na nią wyrazi zgodę. Może to mieć miejsce, gdy konieczne jest podjęcie ważnej decyzji.
Na przykład, około 52% pełnych węzłów zgadza się na zmianę, a 48% nie (co jest wystarczającą liczbą). W takiej sytuacji może dojść do tak zwanego twardego forka kryptowaluty, w którym łańcuch bloków zostanie podzielony na dwie części, a działanie nie będzie kompatybilne wstecz. Kiedy to nastąpi, nowo powstały blockchain będzie działał na podstawie zmian zaproponowanych przez większość pełnych węzłów, natomiast stary blockchain będzie działał tak, jak dotychczas.
Istnieją dwa rodzaje pełnych węzłów:
Przycięte pełne węzły
Przycięte węzły otrzymują określoną pojemność pamięci do przechowywania danych. Oznacza to, że można dodać dowolną liczbę bloków, ale pełny węzeł może przechowywać tylko ograniczoną liczbę bloków.
Aby utrzymać księgę, przycięte węzły mogą pobierać blok, aż osiągną określony limit. Po osiągnięciu limitu, węzeł zaczyna usuwać najstarsze bloki i robić miejsce na nowe, aby utrzymać rozmiar łańcucha bloków. Niemniej jednak, stare bloki nie są całkowicie usuwane, ponieważ ich sekwencja i metadane są nadal zapisywane w blockchain, zgodnie z kluczowymi zasadami tej technologii.
Archiwalne pełne węzły
Pełne węzły tego typu są powszechnie spotykane w sieci blockchain. Archiwalne pełne węzły przechowują cały łańcuch bloków, różniąc się od przyciętych pełnych węzłów pod względem pojemności pamięci. Wśród nich wyróżnia się różne rodzaje:
- Węzły górnicze: Niektóre węzły wymagają dużych mocy obliczeniowych i rozwiązywania skomplikowanych zadań matematycznych w celu weryfikacji zapisów. Wymaga to dużej mocy obliczeniowej i zużywa dużą ilość energii. Węzły górnicze są idealne do procesu kopania, który obejmuje algorytmy konsensusu, takie jak Proof of Work.
- Węzły autoryzacyjne: Każdy może zostać członkiem lub węzłem publicznego łańcucha bloków, synchronizując dane łańcucha bloków w swoich systemach. Jednak w niektórych przypadkach łańcuch bloków musi być administrowany, a dane zabezpieczone. W tym miejscu wkraczają węzły autoryzacyjne. Służą one do autoryzacji innych węzłów, które chcą dołączyć do sieci blockchain. Mogą one również definiować uprawnienia dostępu innych węzłów, które chcą uzyskać dostęp do konkretnego kanału danych.
- Masternody: Są to pełne węzły bez możliwości dodawania nowych bloków do sieci. Służą do prowadzenia księgi rachunkowej i weryfikacji transakcji.
- Węzły stakingowe: Te węzły weryfikują transakcje w sieci blockchain i są odpowiedzialne za utrzymanie algorytmu konsensusu. W popularnym algorytmie Proof of Stake (PoS), węzły stakingowe służą do obstawiania lub inwestowania własnych środków i weryfikacji transakcji. Jeśli uda im się zweryfikować transakcję, otrzymują za to nagrody.
Węzły stakingowe są wybierane na podstawie określonych reguł, takich jak czas spędzony w sieci blockchain. Te pełne węzły nie wymagają dużej mocy obliczeniowej.
#2. Węzły lekkie
Węzły lekkie służą do przechowywania danych i dostarczają tylko wymaganych informacji, aby ułatwić codzienne zadania lub umożliwić szybsze transakcje. Są one również znane jako węzły Uproszczonej Weryfikacji Płatności (SPV). Te węzły nie sprawdzają poprawności bloków, a jedynie przechowują nagłówki bloków.
#3. Superwęzły
Superwęzły służą do wykonywania określonych zadań specjalnych i są implementowane w niektórych łańcuchach bloków. Mogą być wykorzystywane do ustawiania lub utrzymywania reguł łańcucha bloków, wprowadzania zmian w protokole, itp.
#4. Węzły oświetleniowe
Węzły oświetleniowe budują jednostkę z użytkownikiem, przenosząc wszystkie transakcje do głównego łańcucha bloków. Ułatwia to natychmiastowe transakcje, jednocześnie obniżając koszty transakcji, ponieważ zmniejsza się obciążenie sieci.
Ten typ węzłów został stworzony, aby rozwiązać problem przeciążenia sieci blockchain, które opóźnia transakcje.
Często zadawane pytania
Jak skonfigurować pełny węzeł?
Odpowiedź: Aby skonfigurować pełny węzeł, należy wykonać następujące kroki:
1. Wybierz sieć blockchain, np. Bitcoin, Ethereum itp.
2. Zaopatrz się w oprogramowanie i sprzęt wymagane do uruchomienia wybranego łańcucha bloków. Informacje na ten temat można znaleźć w Internecie. Potrzebny sprzęt może obejmować mniejszy system, np. Raspberry Pi.
3. Skonfiguruj cały sprzęt i oprogramowanie.
Jak uruchomić pełny węzeł?
Odpowiedź: Kroki uruchomienia pełnego węzła to:
1. Hostuj węzeł w usłudze opartej na chmurze, takiej jak Google Cloud, Amazon Web Services (AWS), DigitalOcean itp.
2. Uruchom węzeł na swoim urządzeniu, które dysponuje wystarczającą ilością pamięci RAM i miejsca do przechowywania.
3. Możesz również zbudować rozwiązanie typu „node-in-a-box” lub skorzystać z dedykowanego rozwiązania.
4. Monitoruj i utrzymuj swój węzeł, aby upewnić się, że działa prawidłowo i bezpiecznie.
Czy hosting węzła blockchain jest opłacalny?
Odpowiedź: Tak, hosting węzła w sieci blockchain może być opłacalny. Zależy to jednak od typu węzła, który zdecydujesz się hostować.
Hosting węzła do stakingu może być bardzo opłacalny. Może stać się źródłem pasywnego dochodu. Im więcej w niego zainwestujesz, tym większe będą Twoje zyski.
Jeśli zdecydujesz się na hosting masternodów, zarobisz za świadczoną usługę. Będzie to jednak wymagało pewnej początkowej inwestycji w twój masternode.
Jaka jest liczba węzłów, które może uruchomić maszyna?
Odpowiedź: Liczba węzłów, które można uruchomić na maszynie, zależy od jej możliwości sprzętowych. Na jednej maszynie można uruchomić tylko jedną instancję portfela. Można jednak zwiększyć tę liczbę, korzystając z maszyn wirtualnych. Jeśli korzystasz z wirtualnego serwera prywatnego (VPS), nie przekraczaj 80-85% dostępnego limitu zasobów serwera. W przeciwnym razie możesz napotkać ograniczenia ze strony dostawcy usług.
Podsumowanie
Zrozumienie węzłów łańcucha bloków i ich typów może pomóc w tworzeniu ekonomicznych, bezpiecznych i szybszych aplikacji, które rozwiązują problemy klientów. Tak więc, jeśli jesteś firmą lub osobą, która chce poznać technologię blockchain, ten artykuł pomoże Ci zrozumieć węzły blockchain i ich znaczenie.
newsblog.pl