Węzły blockchain: czym są Full Node, Light Node i Master Node?

Łańcuch bloków tworzy sieć tysięcy komputerów, działających w oparciu o wspólny protokół. Te urządzenia to węzły blockchain, jednak nie zawsze ich ranga jest ta sama. Zazwyczaj mamy węzły pełne (Full Nodes) i lekkie (Light Nodes), do tego dochodzą także np. węzły archiwalne czy główne (Master Nodes). Jak się w tym połapać?

Czym jest węzeł w sieci blockchain?

Węzeł to urządzenie, zwykle komputer, które współuczestniczy w sieci blockchain. Obsługuje oprogramowanie danego protokołu, co pozwala mu weryfikować i rozgłaszać transakcje. Węzły blockchain komunikują się ze sobą, by wzajemnie dowodzić prawdziwości wysyłanych danych.

Im więcej węzłów jest w sieci, tym większa jest jej decentralizacja, sprzyjająca bezpieczeństwu. Z tego względu większość protokołów pozwala uruchamiać węzeł każdemu, kto respektuje ustalone zasady (np. nie spamuje sieci). W przypadku węzłów mających tworzyć nowe bloki, wymaga to na ogół także wniesienia wkładu pracy (PoW) lub zabezpieczenia (PoS).

Węzły mogą tworzyć, wysyłać i odbierać dane w protokole blockchain. Ponieważ jest wiele węzłów weryfikujących dane, praktycznie niemożliwe jest zatwierdzenie fałszywej wiadomości, np. powtórnego wydania jakiejś kwoty (double spending).

Łańcuchy bloków mają różne zadania, różna jest zatem ich budowa i rodzaje wykorzystywanych węzłów.

Różne rodzaje węzłów

Różnice między sieciami są na tyle duże, że nie tylko działają w nich różne rodzaje węzłów, ale także czasem odmienne jest także ich nazewnictwo. Pełny węzeł jednej sieci może mieć inne zastosowanie, niż Full Node w innej. Co do zasady jednak główna oś podziału wygląda następująco:

1. Węzły lekkie (Light Nodes)

Ich udział w sieci ogranicza się do zlecania oraz odbierania transakcji, bez ich weryfikacji i rozpowszechniania. Mają ograniczone możliwości, gdyż pobierają tylko nagłówki bloków z haszami wskazującymi, że blok jest ważny. Lekkie węzły mogą przeprowadzać transakcje tylko łącząc się z Full Node. Najczęściej spotykanym przykładem lekkiego węzła jest portfel krypto.

2. Pełne węzły blockchain (Full blockchain nodes)

Jest to bardzo pojemna kategoria, do której należy kilka innych. Zaliczymy do niej te wszystkie węzły, które potrafią weryfikować transakcje samodzielnie, w oparciu o przechowywaną kopię danych blockchain (a nie tylko nagłówków). Do tej kategorii należą m.in.:

• pełne węzły (Full Nodes). Rozpowszechniają transakcje oraz przechowują i synchronizują kopię łańcucha bloków, dając wgląd w bieżący stan sieci. Pozwalają również sprawdzać dane historyczne, choć nie jest to zbyt wygodne,
• przycięte pełne węzły (Pruned Full Nodes). Nieco odchudzona wersja pełnego węzła. Udostępniają komplet ostatnich danych (np. ze 128 bloków), ze starszych przechowując tylko nagłówki,
• węzły archiwalne (Archiwal Nodes). Podobnie jak węzły pełne, przechowują komplet danych, jednak w bardziej dostępnej postaci. Użyjmy analogii: jeśli Full Node przechowuje dane w formacie ZIP, to węzeł archiwalny nie używa kompresji. Takie archiwa są podstawą działania eksploratorów blockchain.

3. Węzły wydobywcze i węzły walidatorów

Rodzaj pełnych węzłów, mających dodatkowe uprawnienia. Dzielą się na:

• węzły górnicze (Mining Nodes) – w protokole PoW. Rozwiązują zaawansowane problemy matematyczne, rywalizując o prawo dodania bloku do łańcucha.
• węzły walidatorów (Staking Nodes) – w protokole PoS. Odpowiednik górnika z sieci PoW, proponuje nowy blok transakcji. Musi stakować kryptowalutę, by mieć taką możliwość.
• węzły uprawnione (Authority Nodes) – mają uprawnienia do wydobycia bloków lub ich walidacji, przydzielone arbitralnie przez zarządzających projektem.

4. Masternody

Osobna kategoria węzłów, występująca tylko w niektórych sieciach. Mają prawo walidacji transakcji, nie mogą jednak dodawać bloków do łańcucha. Mają za to liczne dodatkowe uprawnienia, które omówimy osobno.

Tych kilka głównych kategorii nie wyczerpuje jeszcze całego bogactwa: mamy także węzły RPC (punkty dostępowe), Lightning Nodes (obsługujące kanały stanu) czy Super Nodes (używane np. do aktualizacji).

Węzły w sieci Ethereum

Ethereum wykorzystuje trzy rodzaje węzłów.

1. Pełny węzeł: uczestniczy w sieci, odbierając transakcje od innych węzłów, weryfikując je, a następnie rozsyłając dalej. Utrzymuje kopię danych łańcucha. W przypadku transakcji opartej o smartkontrakt realizuje go. Spośród pełnych węzłów, stakujących 32 ETH na początku każdej epoki (ok. 6 minut) wybierany jest zestaw walidatorów. Wspólnie proponują oni nowy blok, który jest weryfikowany przez pozostałe węzły sieci.
2. Węzeł archiwalny: bardziej rozbudowany od pełnych węzłów. W przeciwieństwie do nich, cała przechowywana przez archiwum historia łańcucha bloków jest łatwo dostępna, zaczynając od bloku genesis. Przydatne, jeśli wymagane są dane starsze niż z ostatnich 128 bloków (pełne węzły ETH funkcjonują jako Pruned Full Nodes).
3. Węzeł lekki: przechowuje wyłącznie nagłówek bloku, a nie cały bieżący stan łańcucha. Przeznaczony dla urządzeń z ograniczoną pamięcią i mocą obliczeniową. Oferuje proste utworzenia portfela, do pracy potrzebuje jednak danych, przechowywanych przez pełne węzły.

Węzły w sieci Bitcoin

Bitcoin również używa przede wszystkim trzech rodzajów węzłów:

1. Węzły wydobywcze: są odpowiedzialne za tworzenie bloków, które można dodać do łańcucha. Górnik, który rozwiąże problem i przedstawi tego dowód, uzyskuje prawo do wydobycia bloku poprzez dodanie go do łańcucha i uzyskanie nagrody. Poprawność tych bloków weryfikowana jest przez pełne węzły.
2. Pełne węzły: działają jako walidatorzy, akceptując (lub nie) bloki przesyłane przez górników. Zbierają także wszelkie transakcje, również napływające z lekkich węzłów i po sprawdzeniu ich poprawności przesyłają je górnikom w celu umieszczenia w następnym bloku. Przechowują dane każdej transakcji.
3. Lekkie węzły: nie posiadają własnej kopii łańcucha bloków, nie mogą więc dokonywać weryfikacji transakcji. Akceptują je wstępnie i przesyłają do pełnego węzła, by ten dokonał pełnego sprawdzenia transakcji i rozesłał ją dalej. Dzięki temu lekkie węzły są łatwe w instalacji i użyciu, choć wiąże się to z pewnymi kompromisami.

Dwa słowa o Masternodach

Masternody (pisane w różny sposób) to specyficzny element blockchain, występujący tylko w niektórych sieciach. Ich rola wykracza poza sprawdzanie transakcji i ich rozpowszechnianie, jak czynią to walidatorzy i pełne węzły. Oprócz wypełniania tych funkcji, dostarczają one wyspecjalizowanych usług, które zwiększają wydajność i bezpieczeństwo danego ekosystemu.

Zakres ich działania zależy od wymogów oraz charakteru sieci i może obejmować natychmiastowe transakcje, zapewnienie prywatności czy udział w zarządzaniu. Masternody pełnią bowiem decydującą rolę w głosowaniach ma temat najważniejszych aspektów działania sieci, jak jej modernizacja czy zmiana protokołu.

Choć masternody nie uczestniczą w produkowaniu bloków, ich wpływ na sieć pozostaje bardzo duży. Z tego powodu uruchomienie takiego węzła wymaga zdeponowania określonej ilości kryptowaluty, podobnie jak w protokole PoS. System masternodów może przy tym funkcjonować zarówno w sieciach PoS (np. XDC) jak i PoW (np. Dash).

Prowadzenie masternoda wiąże się z przywilejami, ale też nakładem pracy oraz pewnym ryzykiem. Ich właściciele mają uprawnienia do zatwierdzania lub odrzucania transakcji, proponowanych przez inne węzły. Tworzą więc swego rodzaju organ nadzorczy, wprowadzając do systemu dodatkową warstwę bezpieczeństwa i są za to wynagradzani. Z drugiej strony, jeśli właściciel masternoda nie wypełnia właściwie swoich obowiązków, może stracić stakowane monety, podobnie jak nieuczciwy walidator w PoS.

Masternody w sieci Dash

Dash jest najbardziej znaną kryptowalutą, opierającą swoją architekturę na masternodach i tworząc w ten sposób sieć dwuwarstwową.

Standardowe węzły służą do przetwarzania i weryfikacji transakcji, podobnie jak w przypadku innych kryptowalut. Korzystają z mechanizmu Proof of Work (PoW), podobnego do tego znanego z sieci Bitcoina, choć opartego na innym algorytmie (X11).

Drugi poziom sieci stworzą masternody, które oprócz weryfikacji transakcji wykonują też inne funkcje: zapewniają większą prywatność, natychmiastowe transakcje i zarządzanie siecią. Ponadto informacje o transakcjach nie są publicznie dostępne, a jedynie rejestrowane przez masternody.

Ta dwupoziomowa struktura umożliwia sieci Dash osiąganie krótszych czasów transakcji, niższych opłat oraz lepsze zarządzanie protokołem. Ważne zmiany w sieci muszą zostać zaakceptowane przez dwie osobne grupy masternodów, niezależnie od akceptacji przez 51% górników. Z tego powodu Dash uważany jest za jeden z najbezpieczniejszych projektów krypto.

Węzły sieci to niezbędny element łańcucha bloków. Bez nich cała koncepcja zdecentralizowanego blockchaina nie ma sensu. Mają one różne nazwy, przeznaczenie i zakres obowiązków, wszystkie są jednak konieczne do działania sieci. Pewnym wyłomem w zasadzie równości węzłów i P2P jest natomiast koncepcja Authority Nodes i masternodów, mających specjalne uprawnienia.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Inwestowanie jest ryzykowne. Inwestuj odpowiedzialnie.

Powiązane wpisy:

Czym jest Blockchain? Wszystko co trzeba wiedzieć Czym jest sharding w sieci blockchain? Czym jest drzewo Merkle i korzeń Merkle w blockchain? Eksplorator blockchain – jak z niego korzystać? Warstwy blockchain – Layer 0, 1, 2, 3 – co to jest? Mity krypto: 20 błędnych poglądów na temat kryptowalut i blockchain Blockchain jako usługa (BaaS), czy to nowy trend w krypto? Avalanche (AVAX): badamy czym jest i jak działa ten blockchain Ellipsis X (EPX). Czym jest ta platforma blockchain i co oferuje? Czym jest i jak przechowuje dane blockchain Filecoin (FIL)?