Что такое узел блокчейна?
Разбираем, что делает узел блокчейна, какие бывают типы узлов и почему разнообразие клиентов важно для безопасности сети.
Узел блокчейна — это компьютер, на котором работает программное обеспечение сети. Он хранит копию блокчейна, проверяет новые транзакции и блоки на соответствие правилам и передаёт корректные из них другим узлам. Именно тысячи независимых узлов, работающих одновременно, позволяют блокчейну функционировать без центрального сервера, который решает, что считать истинным.
Что на самом деле делает узел
Каждый узел выполняет одни и те же базовые задачи:
- Получает транзакции и блоки от подключённых к нему узлов.
- Проверяет их: подписи корректны, ни одна монета не потрачена дважды, блок соответствует правилам консенсуса.
- Хранит данные, необходимые для проверки будущих блоков.
- Ретранслирует корректные данные своим пирам и отказывается передавать что-либо некорректное.
Четвёртый шаг важнее, чем кажется. Блок, нарушающий правила, не распространяется, кто бы его ни создал, потому что каждый узел проверяет его самостоятельно. Например, в Bitcoin майнер может потратить огромное количество электроэнергии на блок и всё равно увидеть, что он отклонён, если тот выплачивает майнеру слишком много. Наше руководство о том, как работает майнинг Bitcoin, объясняет, почему майнеры создают блоки, но решают, какие из них считаются, именно узлы.
Типы узлов
| Тип | Что хранит | Что проверяет | Типичный пользователь |
|---|---|---|---|
| Полный узел | Данные, необходимые для проверки новых блоков, часто с удалением старых подробностей | Каждый новый блок и транзакцию по полным правилам | Пользователи, которые хотят проверять самостоятельно, компании, биржи |
| Архивный узел | Всё, что хранит полный узел, а также все исторические состояния | Всё | Блок-эксплореры, аналитические компании, разработчики |
| Легковесный узел | Заголовки блоков и небольшие доказательства | Ограниченные проверки, остальное опирается на полные узлы | Мобильные кошельки и устройства с небольшим объёмом памяти |
| Валидатор или майнинговый узел | Обычно полный узел плюс ПО для создания блоков | Всё, а также предлагает новые блоки | Валидаторы в сетях proof of stake, майнеры в сетях proof of work |
Рисунок: типы узлов в сети блокчейна. Каждый полный узел проверяет блоки самостоятельно, прежде чем ретранслировать их.
В Ethereum полный узел хранит локально только недавнее состояние и при необходимости может восстановить более старые данные, тогда как архивный узел ничего не удаляет, поэтому архивным узлам требуется гораздо больше места. В Bitcoin «урезанный» (pruned) полный узел может удалять старые блоки после их проверки и при этом проверять каждый новый блок.
Запуск узла отличается от создания блоков. Запустить полный узел может любой; создание блоков требует майнингового оборудования в сетях proof of work или застейканных монет в сетях proof of stake. Наше сравнение proof of work и proof of stake описывает это различие.
Клиенты и почему важно их разнообразие
Узел запускает клиентское ПО — программу, которая реализует правила сети. Bitcoin в основном опирается на одну эталонную реализацию — Bitcoin Core. В Ethereum намеренно существует несколько независимых клиентов, написанных разными командами на разных языках программирования. После перехода на Merge каждый узел Ethereum запускает два программных компонента: клиент исполнения, который обрабатывает транзакции, и клиент консенсуса, который следует механизму proof of stake.
Наличие нескольких клиентов снижает ущерб, который может нанести одна ошибка. Если клиент с небольшой долей сети работает некорректно, остальные продолжают поддерживать работу цепочки. Если же клиент, которым пользуется подавляющее большинство, содержит серьёзную ошибку, он может зафиксировать некорректную цепочку или остановить сеть. Поэтому разработчики Ethereum призывают операторов узлов не концентрироваться на одном клиенте.
Почему важно запускать собственный узел
Вы проверяете, а не доверяете. Кошелёк, подключённый к вашему собственному узлу, сам проверяет ваш баланс и входящие платежи по правилам сети. Кошелёк, который полагается на чужой узел, доверяет оператору то, что тот сообщает правду.
Вы помогаете децентрализации. Чем больше существует независимых полных нод, тем сложнее любой группе тихо изменить правила. В истории Bitcoin был момент, когда это имело очень большое значение; наше руководство по войне за размер блока в Bitcoin объясняет, как исход определили операторы нод, а не только майнеры.
Вы получаете конфиденциальность. Когда вы запрашиваете данные у собственной ноды, вы не сообщаете третьей стороне, какие адреса вас интересуют.
Компромиссы — это оборудование, пропускная способность и обслуживание. Полной ноде нужны надёжное хранилище и интернет-соединение, способное выдерживать непрерывную синхронизацию, а первая синхронизация может занимать много времени. Для большинства людей разумным выбором является надёжный кошелёк, который подключается к публичной инфраструктуре; для компаний, которые обрабатывают значительные средства, запуск собственных нод является стандартной практикой.
Ноды, RPC-провайдеры и то, чему доверяет ваш кошелёк
Большинство людей никогда не запускают ноду, однако их кошелькам она всё равно нужна. Вместо этого кошельки подключаются к RPC-провайдерам: компаниям, которые управляют большими парками нод и отвечают на запросы от имени многих пользователей. Это удобно и быстро, но означает, что провайдер видит, какие адреса вы запрашиваете, может ограничивать или блокировать запросы и в принципе может возвращать некорректную информацию. Если провайдер выходит из строя, кошельки, которые на него полагаются, могут перестать работать, даже если сам блокчейн в порядке.
Некоторые кошельки позволяют менять RPC-эндпоинт, в том числе указать в качестве него собственную ноду. Это переводит вас от доверия провайдеру к самостоятельной проверке.
Что нужно для запуска ноды
Требования зависят от сети и типа ноды. Полная нода Bitcoin может работать на скромном оборудовании с несколькими сотнями гигабайт памяти, а если она усечённая (pruned), то и меньше. Полной ноде Ethereum нужно больше: быстрый твердотельный накопитель с существенно большим объёмом, больше оперативной памяти и стабильное соединение, а архивной ноде требуется ещё гораздо больше места. В обоих случаях первая синхронизация может занимать от нескольких часов до нескольких дней, а нода должна оставаться онлайн и обновлённой, чтобы быть полезной. Многие пользователи запускают ноды на небольшом выделенном компьютере дома.
Как ноды приходят к согласию
Ноды не голосуют о том, что произошло. Каждая из них применяет одни и те же правила к одним и тем же данным и приходит к одному и тому же результату. Когда ненадолго существуют две корректные версии последнего блока, ноды следуют по цепочке с наибольшим накопленным объёмом работы (в доказательстве работы) или по той, которую выбирают правила выбора форка (в доказательстве доли), и сеть быстро сходится. Наше руководство о том, почему важны подтверждения сети, объясняет, почему платформы ждут несколько блоков, прежде чем зачислять депозиты.
Когда ноды работают по несовместимым правилам, сеть может разделиться на две цепочки. Это и есть форк; наше руководство по форкам блокчейна объясняет разницу между жёсткими и мягкими форками.
Эта статья носит образовательный характер и не является финансовой, инвестиционной, юридической или налоговой консультацией. Цифровые активы подвержены высокой волатильности, и вы можете потерять вложенные средства.
О том, где ноды находятся среди других строительных блоков децентрализованных приложений, см. статью что такое Web3.