فول نود بیت کوین چیست؟ — نود کامل به زبان ساده

هر کاربری که در شبکه یک ارز دیجیتال فعالیت می‌کند با عنوان نود یا گره شناخته می‌شود. نودها بر اساس فعالیت تعریف شده به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند و برای انجام فعالیت خود به ابزارها و دستگاه‌های متفاوتی نیاز دارند. فول نود یکی از انواع نودها است که تمامی داده‌های شبکه بلاک چین را ذخیره می‌‌کند و از این اطلاعات برای تامین امنیت شبکه و هم‌چنین تحلیل وضعیت آن استفاده می‌کند. در این مقاله می‌خواهیم ابتدا تعریف نود و دلیل نیاز به نودها را بررسی کنیم. سپس سوال فول نود چیست را با بررسی فول نود بیت کوین پاسخ می‌دهیم و روش ایجاد یک نود کامل بیت کوین را بررسی می‌کنیم.

فول نود یا نود کامل

شبکه‌های غیرمتمرکز از تکنولوژی دفتر کل توزیع شده برای تامین امنیت و تایید، ثبت و نگهداری تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. در چنین سیستمی به جای این‌که یک نهاد مرکزی این فعالیت‌ها را بر عهده داشته باشد، مجموعه‌ای از کاربران متصل به شبکه با کمک هم این کار را انجام می‌دهند. فناوری بلاک چین اصلی‌ترین پیاده‌سازی برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است و بسیاری از پروژه‌‌های کریپتوکارنسی با استفاده از این فناوری ایجاد شده‌اند. به تمامی کاربرانی که به نوعی به دفتر کل توزیع شده وصل هستند و فعالیت بر بستر آن را ممکن می‌‌کنند، «نود» (Node) یا «گره» گفته می‌شود.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

«فول نود» (Full Node) یا نود کامل دسته‌ای از نودهای فعال در تکنولوژی بلاک چین است که کپی اطلاعات بلاک چین را نگهداری می‌‌کند و از این طریق امنیت و صحت اطلاعات را در بلاک چین تضمین می‌‌‌کند. فول نود تایید تراکنش‌های کاربران و همچنین ارزیابی صحت بلاک‌های اضافه شده به بلاک چین را برعهده دارد و اصلی‌ترین عضو یک شبکه رمز ارز است. سایر کاربرهایی که به دنبال استفاده از شبکه هستند «لایت نود» (Light Node) نامیده می‌شوند که با اتصال به فول نودها، اطلاعات مورد نیاز خود را دریافت می‌کنند و شبکه را با این اطلاعات به‌روزرسانی می‌کنند.

علاوه بر این دو نوع نود، نودهای دیگری نیز در شبکه‌های بلاک چینی فعالیت می‌کنند که معروف‌ترین آن‌ها «ماینرها» (Miners) هستند. بسیاری از فعالان بازار ارزهای دیجیتال ماینرها را معادل فول نود در نظر می‌گیرند اما در واقعیت وظیفه فول نودها و ماینرها با یکدیگر متفاوت و این دو دسته برای تکمیل فعالیت‌های یکدیگر در شبکه وجود دارند. در ادامه دلیل نیاز به انواع نودها در شبکه‌های بلاک چینی را بررسی می‌کنیم و سپس به بررسی انواع نودها می‌پردازیم.

اجماع در شبکه‌های غیرمتمرکز و نیاز به انواع نودها

یکی از اصلی‌ترین ابداعات موجود در تکنولوژی بلاک چین مربوط به طراحی «الگوریتم‌های اجماع» (Consensus Algorithm) است. کاربران در سیستم‌های موجود به دنبال انتقال اطلاعات به یکدیگر یا ثبت تراکنش‌های مالی هستند. برای این که این کار عملی شود یا باید دو طرف یه یکدیگر اعتماد داشته باشند یا این‌که نهاد متمرکزی مثل بانک، اطلاعات دو طرف را داشته باشد و از این اطلاعات برای تایید انتقال اطلاعات و ثبت تراکنش‌ها استفاده کند. شبکه‌های بلاک چینی ادعا می‌کنند که می‌‌توانند این کار را بدون این که نودها به یکدیگر اعتماد داشته باشند و بدون حضور نهاد متمرکز انجام دهند.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

در این سیستم اطلاعات تراکنش‌ها همگی با یک روش استاندارد تولید می‌شوند و کاربران فعال در شبکه همگی نسخه یکسانی از اطلاعات را دارند و می‌توانند با مراجعه به این اطلاعات، تراکنش‌های جدید را تایید و به شبکه اضافه کنند. با توجه به این که کاربران فعال در شبکه نیز همدیگر را نمی‌شناسند و به یکدیگر اعتماد ندارند، نیاز است که توافق بر روی اطلاعاتی که به شبکه وارد می‌شود توسط یک پروتکل از پیش تعریف شده انجام شود. در این حالت، اگر بیشتر کاربران از پروتکل تبعیت کنند اطلاعات درست در شبکه قرار می‌گیرد و در غیر این‌صورت اطلاعات نادرست در شبکه ثبت خواهد شد.

به الگوریتم‌هایی که برای توافق کاربران فعال در شبکه ایجاد شده است الگوریتم اجماع گفته می شود که معروف‌ترین آن‌ها «اثبات کار» (PoW) و «اثبات سهام» (PoS) هستند. در اینجا این که از کدام الگوریتم اجماع استفاده می‌شود اهمیت زیادی ندارد. عامل مشترک این دو روش، تکیه هر دو آن‌ها به فول نود یا نود کامل به منظور اجرای قوانین و اعتبارسنجی تراکنش‌ها است. زیبایی شبکه همتا به همتا این است که هر کسی می‌تواند تبدیل به یک نود کامل شود و به سطوح بالاتری از استقلال و عدم تمرکز دست پیدا کند.

انواع نود در بلاک چین

در بخش فول نود چیست گفتیم که دو نوع اصلی نود در بلاک چین را «فول نودها» (Full nodes) و «لایت نودها» (Light nodes) تشکیل می‌دهند. یک تعریف دیگر برای نودها در بلاک چین می‌تواند این باشد که نودها کلاینت‌هایی هستند که کیف پول‌های ارز دیجیتال را تامین می‌کنند. با این تعریف، فول نود شامل یک کپی کامل از تاریخچه بلاک چین با تمام بلاک‌های ساخته شده است. لایت نود نیز که به آن نود «تایید پرداخت آسان» (Simple Payment Verification | SPV) گفته می‌شود، کیف پول دیجیتال است که فقط هدر بلاک‌ها را دانلود می‌کند و حافظه کمتری از سیستم کاربران را اشغال می‌‌کند.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

فول نود یا نود کامل به دو دسته «فول نود هرس شده» (Pruned Full Node) و «فول نود بایگانی» (Archival Full Node) تقسیم می‌شود. فول نود بایگانی بر اساس این‌که فول نود قادر به اضافه کردن بلاک به شبکه است یا نه، به دو دسته «فول نودهای بایگانی اضافه کننده بلاک» (Nodes Which Can Add Blocks) و «فول نودهای مسترنود» (Masternodes) تقسیم می‌شوند. فول نودهای بایگانی اضافه کننده بلاک را نیز می‌توان در سه دسته «نودهای ماینر» (Miners or Mining Nodes)، «نودهای استیکینگ» (Stakers or Staking Nodes) و «نودهای مرجع» (Authority Nodes) بررسی کرد. در ادامه بخش به بررسی هر یک از انواع فول نودها می‌پردازیم.

انواع فول نود چیست ؟

برای بررسی راحت‌تر انواع نودها، از شبکه بیت کوین به عنوان اولین رمز ارز معرفی شده استفاده می‌‌کنیم. فول نود در بیت کوین و سایر شبکه‌های بلاک چینی به عنوان یک سرور عمل می‌کند. اصلی‌ترین وظیفه نود کامل، رسیدن به اجماع در شبکه با دیگر نودها و تایید تراکنش‌های ارسال شده به شبکه است. فول نودها همچنین یک نسخه از بلاک چین را ذخیره و نگهداری می‌کنند و این مساله باعث امنیت بیشتر فول نود و فعال کردن عملکردهای سفارشی مانند ارسال فوری و تراکنش‌های های خصوصی می‌شود.

فیلم آموزش نقش بلاکچین در وب ۳ و فرصت‌ های شغلی آن در فرادرس

کلیک کنید

زمانی که در شبکه مشکلی به وجود می‌آید، تنها فول نودها به پیشنهادات ارائه شده رای می‌دهند. اگر بیش از 51 درصد آن‌ها با پیشنهاد ارائه شده موافق نباشند، از آن صرف نظر می‌شود. در برخی موارد این مساله منجر به فورک شبکه و ایجاد دو بلاک چین می‌شود که هر کدام از آن‌ها مسیر مخصوص به خود را طی می‌کند. هارد فورک بیت کوین کش یکی از نمونه‌های فورک شبکه به دلیل عدم توافق فول نودها برای پیشنهاد ارائه شده است.

فول نود هرس شده چیست ؟

یکی از انواع نودها در شبکه‌های بلاک چینی، فول نود هرس شده است. در این نوع فول نود، کاربر نرم‌افزار فول نود شبکه بلاک چین را نصب می‌کند و بلاک‌ها را از ابتدای تشکیل بلاک چین دانلود می‌کند تا به حد تعیین شده برسد. پس از رسیدن به این نقطه، بلاک‌های قدیمی‌تر حذف می‌شوند و فقط هدر آن‌ها و محل قرارگیری آن‌ها در زنجیره حفظ می‌شود.

فرض کنید محدودیت اندازه برای نگهداری از دفتر کل شبکه بلاک چین 550 مگابایت در نظر گرفته شده است، در این حالت، فول نود هرس شده آخرین بلاک‌های ایجاد شده در بلاک چین را تا سقف ظرفیت در نظر گرفته شده ذخیره می‌کند و بلاک‌های قبلی را از حافظه خود پاک می‌‌کند اما قبل از این کار حتما باید تمام بلاک‌های قبلی دانلود و تایید شده باشند. این نودها از آن‌جا که کامل به حساب می‌آیند، می‌توانند در فرآیند اجماع شرکت کنند و تراکنش‌ها را تایید کنند.

فول نود بایگانی چیست ؟

این نوع از فول نودها همان نودهایی است که بیشتر افراد هنگام صحبت در مورد نود کامل به آن اشاره می‌کنند. فول نودهای بایگانی همانند یک سرور هستند که اطلاعات کامل یک بلاک چین را در پایگاه داده خود میزبانی می‌کنند. وظیفه اصلی این فول نودها اجماع و اعتبارسنجی بلاک‌ها است. میان فول نود بایگانی و هرش شده تنها از جهت میزان فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز برای نگهداری اطلاعات تفاوت وجود دارد و کارکرد آن‌ها مشابه است. فول نود بایگانی به دو دسته اصلی فول نودهای بایگانی اضافه کننده بلاک و فول نود مسترنود تقسیم می‌شود. در ادامه به بررسی هر کدام از این فول نودها می‌پردازیم.

انواع فول نود بایگانی

تا اینجا می‌دانیم که فول نود بایگانی چیست و همان‌طور که در بخش قبل گفته شد، این نوع از فول نودها شایع‌ترین فول نودها هستند که بر اساس توانایی آن‌ها به اضافه کردن یا نکردن بلاک به شبکه به دودسته تقسیم می‌شوند. در دسته اول که قادر به اضافه کردن بلاک به بلاک چین هستند نیز بر اساس الگوریتم اجماع موجود و کارکردهای پروتکل چند دسته فول نود وجود دارد. در این بخش می‌خواهیم به بررسی این نوع از فول نودها بپردازیم.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

فول نود ماینر

به احتمال زیاد شما با ماینرها و عملیات استخراج ارز دیجیتال توسط آن‌ها آشنا هستید. ماینرها، نودهای کامل هستند که هدف آن‌ها انجام کار مورد نیاز برای ایجاد بلاک جدید در شبکه بلاک چینی با الگوریتم اجماع اثبات کار است. ماینرها با توجه به این که فول نود هستند، اطلاعات بلاک چین را به طور کامل در اختیار دارند و از این اطلاعات برای بررسی حساب کاربران و وضعیت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند تا بتوانند بلاک‌های معتبر با اطلاعات تراکنش‌ها ایجاد و به شبکه ارائه کنند.

کاربران فعال در فرآیند ماینینگ از مولفه‌های سخت‌افزاری خود مانند «CPU»، «کارت گرافیک» و «ای‌سیک» برای حل مسائل رمزنگاری تعریف شده استفاده می‌کنند. اولین ماینری که مساله را حل کرد، نتیجه را به شبکه اطلاع می‌‌دهد. خروجی کار ماینر توسط فول نودها اعتبارسنجی و تایید می‌شو. در صورتی که اکثریت فول نودها به اجماع برسند، حق اضافه کردن بلاک به بلاک چین به ماینر برنده اعطا می‌شود.

ماینرها در ازای فعالیت استخراج خود، مقدار مشخصی از توکن‌های ارز دیجیتال شبکه را به همراه کارمزدهای تراکنش‌های ثبت شده در بلاک به عنوان پاداش دریافت می‌‌کنند. مقدار پاداش از پیش تعیین شده به عنوان «Coinbase» در تراکنش‌های شبکه شناخته می‌شود و مقدار آن نیز هر چهار سال یکبار نصف می‌شود. تراکنش کوین‌بیس به عنوان اولین تراکنش به بلاک جدید اضافه می‌شود و از آن‌جایی که توسط خود ماینر ایجاد می‌شود، بدون گس و هزینه کارمزد است.

فول نود استیکر

برخلاف فول نود ماینر که در الگوریتم‌ اثبات کار وجود دارد، فول نود استیکر به فعالان شبکه‌های با الگوریتم اثبات سهام گفته می‌شود. استیکینگ را می‌توان معادل سپرده‌گذاری ارز فیات سنتی در نظر گرفت. در این روش، فول نود با خرید سکه‌های پروژه و نگهداری آن‌ها، شانس ایجاد بلاک جدید و دریافت پاداش را به دست می‌آورد. ویژگی اصلی الگوریتم اثبات سهام این است که کسب درآمد در آن مشابه با شرکت در یک قرعه‌کشی است. استیکینگ بازی شانس است که کاربران می‌توانند در آن شرکت کنند و هر کس که از طرف مکانیزم تصادفی شبکه انتخاب شد، بلاک جدید را به آن اضافه می‌کند.

هدف نهایی اثبات سهام این است که براساس مجموعه‌ای از قوانین از پیش تعریف شده و شانس، نفر بعدی واجد شرایط ایجاد بلاک را انتخاب کند. عواملی مانند سن سکه‌ها (مدت زمانی که سکه‌ها قفل شده‌اند)، تعداد سکه‌های فول ماینر و نسبت تعداد سکه‌های فول نود به کل سکه‌های قفل شده توسط سایر فول‌ نودهای شبکه، شانس استیکر برای برنده شدن در این قرعه‌کشی را تعیین می‌کنند. در استیکینگ به هیچ دستگاه گران قیمتی برای استخراج نیاز نیست و آنلاین نگه داشتن دائمی کیف پول کافی است.

توجه داشته باشید که نسخه‌های مختلفی از اثبات سهام برای پروژه‌های ارز دیجیتال تعریف و اجرا شده است و هر کدام از آن‌ها می‌توانند شرایط خاصی را برای فول نود خود در نظر بگیرند. در این سیستم برای این‌که بتوانید سکه‌های خود را استیک کنید، نیاز است به فول نود بایگانی کامل تبدیل شوید. این به این معنی است که شما باید کیف پول اصلی ارز دیجیتال را دانلود کنید و کل بلاک چین را در دستگاه خود نگه دارید. بلاک چین اتریوم به دنبال تبدیل الگوریتم اجماع خود به اثبات سهام و استفاده از فول نود استیکر به جای ماینرها است.

فول نود مرجع

در بخش‌های قبلی در مورد فول نودهایی صبحت کردیم که بدون اجازه گرفتن از کسی به شبکه اضافه می‌شوند و فعالیت‌های تعریف شده را انجام می‌دهند. ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین این امکان را برای کاربران ایجاد می‌‌کند اما این رویکرد دارای اشکالاتی در گسترش مقیاس‌پذیر ی شبکه است. راه‌حل این مساله، استفاده از سطحی از تمرکز برای به دست آوردن سرعت بالا در ثبت تراکنش‌ها است. الگوریتم‌های اجماعی مانند «اثبات سهام نمایندگی شده» (Delegated Proof of Stake)، «تحمل خطای بیزانسی نمایندگی شده» (Delegated Byzantine Fault Tolerance) و «اثبات مرجعیت» (Proof of Authority) از جمله الگوریتم‌های مطرح در این حوزه هستند.

شبکه‌هایی که از این الگوریتم‌ها استفاده می‌کنند، تعداد  ثابتی از فول نودهای مرجع را برای شبکه تعریف می‌کنند که وظیفه آن‌ها همانند سایر فول نودها ایجاد و اعتبارسنجی بلاک‌ها و در عین حال توزیع اطلاعات برای کاربران در شبکه است. این که چه تعداد فول نود مرجع در یک شبکه فعالیت کند و چه کسی این فول نودها را اداره کند توسط کامیونیتی شبکه تعیین می‌شود یا در برخی موارد تیم توسعه‌دهنده آن را تعیین می‌کند. تمام مشارکت‌کنندگانی که به عنوان یک فول نود مرجع انتخاب نشده‌‌اند، لایت نودها را اجرا می‌کنند و برای فعالیت خود نیاز به داده‌‌های منتشر شده از فول نودهای مرجع دارند.

فیلم آموزش ارزهای دیجیتال و رمزارزها و اصول سرمایه گذاری در این بازار – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

فول نود مسترنود

فول نودهای ماینر، استیکر و مرجع، فول نودهایی هستند که برای اضافه کردن بلاک به شبکه استفاده می‌شوند و در عین حال با داشتن تاریخچه تراکنش‌های بلاک چین می‌توانند تراکنش‌ها و بلاک‌ها را در شبکه تایید کنند. در مقایسه با آن‌ها، «مسترنود» (Masternode) قادر به اضافه کردن بلاک به بلاک چین نیست و تنها هدف آن نگهداری از اطلاعات تراکنش‌ها و تایید صحت آن‌ها است. مسترنودها با اجرای فول نود خود، ایمنی شبکه را تامین می‌کنند و در عین حال سهمی از پاداش شبکه را به دست می‌آورند.