Nút (Node) là gì? Các nút blockchain hoạt động như thế nào?

Tổng quan

Chúng ta đã nghe nói rất nhiều tới hoạt động của các nút (node) trên truyền thông của thế giới crypto. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ nút (node) là gì, các nút hoạt blockchain hoạt động như thế nào. Hôm nay, chúng ta hãy cùng GFS Blockchain tìm hiểu về các khái niệm này để có thêm kiến thức về blockchain qua bài viết sau.

Blockchain hoạt động như thế nào?

Trước khi chúng ta chuyển sang thảo luận về các nút blockchain, điều quan trọng là phải hiểu cách hoạt động của các blockchain trước. Blockchain là một loại công nghệ sổ cái phân tán có chức năng như một sổ cái kỹ thuật số phi tập trung của các giao dịch được thiết kế để sao chép chính nó sang nhiều thiết bị trong một mạng.

Điều này có nghĩa là bản ghi đầy đủ và theo trình tự thời gian của mọi giao dịch mạng sẽ được phân phối cho một loạt thiết bị. Các thiết bị này được gọi là các nút và chúng chịu trách nhiệm giữ cho một chuỗi khối công bằng, an toàn và bất biến.

Nút (node) Blockchain là gì?

Các nút là khía cạnh quan trọng của bảo mật blockchain. Nói rộng ra, một nút tiền mã hóa là một người tham gia vào mạng lưới blockchain. Không có các nút blockchain, không thể có blockchain.

Tính năng quan trọng làm cho công nghệ blockchain trở nên độc đáo và một phần lý do tại sao tiền mã hóa trở nên mang tính cách mạng, đó là tính phi tập trung. Bitcoin và hầu hết các loại tiền mã hóa khác không được kiểm soát bởi máy chủ trung tâm hoặc nhóm máy chủ. Thay vào đó, mạng hoạt động theo cách ngang hàng (P2P). Mọi người tương tác với nhau trực tiếp thay vì thông qua bên trung gian thứ ba, nhờ vào các nút mạng.

Một chuỗi khối tồn tại từ các khối dữ liệu. Các khối dữ liệu này được lưu trữ trên các nút (có thể so sánh nó với các máy chủ nhỏ). Các nút có thể là bất kỳ loại thiết bị nào (chủ yếu là máy tính, máy tính xách tay hoặc thậm chí là máy chủ lớn hơn). Các nút tạo thành cơ sở hạ tầng của một chuỗi khối. Tất cả các nút trên một chuỗi khối được kết nối với nhau và chúng liên tục trao đổi dữ liệu chuỗi khối mới nhất với nhau để tất cả các nút luôn được cập nhật. Họ lưu trữ, truyền bá và bảo tồn dữ liệu blockchain, vì vậy về mặt lý thuyết, một blockchain tồn tại trên các nút. Một nút đầy đủ về cơ bản là một thiết bị (giống như một máy tính) có chứa một bản sao đầy đủ của lịch sử giao dịch của chuỗi khối. Mỗi nút có một mã định danh duy nhất được gắn vào thiết bị của nó cho phép nó được phân biệt với các nút khác trong mạng.

7 loại node Blockchain

Thuật ngữ “nút” đôi khi được sử dụng thay thế cho thuật ngữ “nút đầy đủ”, nhưng chúng không giống nhau. “Nút đầy đủ” là một máy tính trong mạng Bitcoin lưu trữ và đồng bộ hóa bản sao của toàn bộ lịch sử chuỗi khối của mạng Bitcoin.

Các nút đầy đủ quan trọng vì một số lý do, không phải lý do quan trọng nhất là họ bỏ phiếu cho các thay đổi được đề xuất đối với mạng. Khi hơn 51% các nút đầy đủ không đồng ý về một đề xuất, đề xuất đó sẽ bị bỏ qua. Đôi khi điều này dẫn đến một đợt hard fork, như trường hợp của đợt fork Bitcoin Cash năm 2017.

Mặc dù có một số loại nút đầy đủ, nhưng cũng có những nút nhẹ. Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu cả nút nhẹ và nút đầy đủ.

Light Node

Các nút nhẹ hoặc “Light Node” không chứa các bản sao đầy đủ của blockchain. Các nút nhẹ chỉ tải xuống các tiêu đề khối, giúp người dùng tiết kiệm đáng kể thời gian tải xuống và không gian lưu trữ. Các nút có tính chất này phụ thuộc vào các nút đầy đủ để hoạt động và được sử dụng để xác minh thanh toán đơn giản.

Archival Full Node

Thông thường, khi ai đó sử dụng thuật ngữ “nút đầy đủ”, họ đang đề cập đến một nút đầy đủ của kho lưu trữ. Đây là loại nút chính tạo thành xương sống của mạng blockchain. Các nút đầy đủ lưu trữ là các máy chủ lưu trữ toàn bộ chuỗi khối, với mọi giao dịch đơn lẻ được ghi lại trong cơ sở dữ liệu của chúng. Nhiệm vụ chính của các nút này là xác thực các khối và duy trì sự đồng thuận.

Các nút lưu trữ có thể được chia nhỏ hơn nữa thành hai danh mục con: các nút có thể thêm khối vào chuỗi và những nút không thể.

Pruned Full Node

Một nút đầy đủ được lược bớt là một nút giúp tiết kiệm dung lượng đĩa cứng cho người dùng bằng cách “cắt bớt” các khối cũ hơn trong chuỗi khối. Loại nút này trước tiên sẽ phải tải xuống toàn bộ chuỗi khối ngay từ đầu. Sau đó, nó sẽ bắt đầu xóa các khối bắt đầu bằng khối cũ nhất và tiếp tục cho đến khi nút chỉ giữ các giao dịch gần đây nhất với giới hạn kích thước đã đặt. Nếu nhà điều hành nút đặt giới hạn kích thước thành 250 MB, thì một nút đầy đủ đã được lược bớt sẽ giữ giá trị 250 MB giao dịch gần đây nhất.

Mining Node

Trong khai thác tiền điện tử, người khai thác là các nút đầy đủ hoặc nút nhẹ cố gắng chứng minh rằng họ đã hoàn thành công việc cần thiết để tạo một khối mới. Đây là nơi xuất phát thuật ngữ “bằng chứng công việc”. Để hoàn thành nhiệm vụ này, các thợ đào phải tự mình là một nút đầy đủ lưu trữ hoặc lấy dữ liệu từ các nút khác để tìm hiểu trạng thái hiện tại của blockchain và cách làm việc để tìm ra khối tiếp theo. (Những người tìm cách chạy các nút khai thác có thể muốn tính đến chi phí điện khai thác tiền điện tử.)

Authority Node

Các nút thẩm quyền được sử dụng bởi các thuật toán đồng thuận cho các mạng không phi tập trung hoàn toàn, bao gồm Bằng chứng về cổ phần được ủy quyền (DPoS) và Bằng chứng về quyền (PoA). Trong các mạng này, nhóm phát triển sẽ quyết định cần bao nhiêu nút thẩm quyền và ai sẽ điều hành chúng, hoặc cộng đồng có thể bỏ phiếu để quyết định. Nhiệm vụ của các nút này cũng giống như các nút đầy đủ trong các mạng khác.

Masternodes

Masternode không thể thêm khối vào blockchain. Chúng chỉ phục vụ để xác thực và ghi lại các giao dịch. Masternode thường được trang bị nhiều hơn các nút bình thường. Bên cạnh việc xác thực, lưu và phát sóng các giao dịch, các masternode đôi khi cũng tạo điều kiện cho các sự kiện khác trên blockchain phụ thuộc vào bản chất của chúng, chẳng hạn như điều chỉnh các sự kiện bỏ phiếu, cung cấp việc thực hiện các hoạt động giao thức và thực thi luật của blockchain đó. Các masternode thường luôn trực tuyến (24/7) và cung cấp nhiều bộ nhớ hơn các nút bình thường. Bạn có thể nói một masternode giống như một máy chủ lưu trữ rất lớn trên mạng. Vì việc lưu trữ một masternode thường đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn (điện, thời gian hoạt động, bảo trì, không gian lưu trữ, bộ nhớ), nên việc lưu trữ một masternode thường nhận được khoản thanh toán dưới dạng lãi suất.

Không phải ai cũng có thể chạy một masternode. Quyền kiểm soát masternode có thể bị lạm dụng và do đó nó yêu cầu máy chủ phải ký quỹ một lượng tiền điện tử tối thiểu (thường là khá lớn) làm tài sản thế chấp. Tài sản thế chấp này dùng để trả tiền phạt khi máy chủ masternode vi phạm các quy tắc của blockchain. Lãi suất mà máy chủ masternode nhận được được tính trên khoản tiền gửi thế chấp của họ.

Lightning node

Các nút Lightning không hoàn toàn giống với bất kỳ nút nào được thảo luận bên trên. Ý tưởng chính của nút này là thiết lập kết nối giữa những người dùng bên ngoài chuỗi khối, cho phép những gì được gọi là “giao dịch ngoài chuỗi”.

Điều này làm giảm tải trên mạng và cho phép thực hiện các giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn nhiều. Các giao dịch chớp nhoáng của bitcoin thường có giá 10 hoặc 20 satoshi, hoặc tương đương với một phần nhỏ của xu.

Ngoài các nút kể trên, tùy từng nền tảng blockchain mà có thể có các nút khác nhau.

Các node blockchain hoạt động như thế nào?

Để phi tập trung hoạt động, phải có một cách để mạng duy trì tính toàn vẹn của nó. Mọi người phải được đảm bảo rằng tất cả các giao dịch đều hợp lệ và không có ai trên mạng gian lận bằng cách chi tiêu gấp đôi hoặc đảo ngược các giao dịch.

Quá trình tất cả mọi người trên mạng đồng ý rằng các giao dịch hợp lệ trong trường hợp không có cơ quan trung ương được gọi là “đạt được sự đồng thuận”. Chính các nút mạng đạt được sự đồng thuận này giữa những người dùng, giúp đảm bảo an toàn cho blockchain.

Cách các node bảo mật blockchain

Các nút có thể trực tuyến hoặc ngoại tuyến. Các nút trực tuyến đang nhận, lưu và phát tất cả các khối giao dịch mới nhất từ và đến các nút khác, trong khi các nút ngoại tuyến thì không. Khi một nút ngoại tuyến trở lại trực tuyến, trước tiên nó sẽ cần bắt kịp với phần còn lại của chuỗi khối bằng cách tải xuống tất cả các khối đã được thêm vào chuỗi khối kể từ khi nút đó ngoại tuyến. Quá trình này thường được gọi là đồng bộ hóa với blockchain.

Về mặt lý thuyết, toàn bộ blockchain có thể chạy trên một nút duy nhất, nhưng vì nó chỉ được lưu trữ trên một thiết bị duy nhất, nên nó sẽ cực kỳ dễ bị tổn thương bởi những thứ như mất điện, tin tặc hoặc sự cố hệ thống. Blockchain càng chạy trên nhiều nút đầy đủ thì khả năng phục hồi của nó trước những thảm họa như vậy càng tốt. Khi dữ liệu blockchain được trải rộng trên rất nhiều thiết bị, sẽ rất khó để một thực thể tham nhũng có thể xóa sạch tất cả dữ liệu này cùng một lúc. Ngay cả khi một số lượng lớn các nút đột nhiên ngoại tuyến và không thể truy cập được do khủng hoảng toàn cầu, về mặt lý thuyết, một nút duy nhất có thể giữ cho toàn bộ chuỗi khối hoạt động. Và ngay cả khi tất cả các nút ngoại tuyến, chỉ cần một nút có lịch sử blockchain đầy đủ trở lại trực tuyến để làm cho tất cả dữ liệu có thể truy cập lại.

Ai có thể chạy một node?

Một số blockchain có hàng nghìn nút trực tuyến đồng thời. Bất kỳ ai cũng có thể chạy một nút bằng cách tải xuống lịch sử giao dịch của một chuỗi khối. Nhiều người đam mê tiền điện tử và blockchain đang chạy các nút một cách tự nguyện. Họ làm điều này để đóng góp cho cộng đồng blockchain, sự phát triển, bảo mật và tính toàn vẹn của nó, nhưng cũng đơn giản vì đó là sở thích của họ và khiến họ cảm thấy là một phần của dự án. Việc chạy một nút được coi là khá đơn giản đối với những người hơi hiểu biết về công nghệ và không yêu cầu nhiều tài nguyên. Tuy nhiên, một số blockchains hiện chứa một lượng lớn dữ liệu giao dịch đến mức nó thực sự cần rất nhiều bộ nhớ trên thiết bị để chạy một nút đầy đủ. Do đó, nhiều người dùng tiền mã hóa chỉ muốn sử dụng blockchain do đó họ sử dụng các ứng dụng ví. Các ứng dụng này cho phép họ phát các giao dịch từ ví của họ mà không bị yêu cầu tải xuống toàn bộ lịch sử blockchain trên thiết bị của riêng họ.

Cách thiết lập và chạy một node đầy đủ

Việc chạy một nút blockchain đầy đủ đi kèm với những điều sau:

Chọn một chuỗi khối (ví dụ: Bitcoin)
Có được phần cứng và / hoặc phần mềm cần thiết
Bắt đầu chạy nút

Điều đầu tiên cần thiết để chạy bất kỳ loại nút nào là phần cứng cần thiết. Điều này thường liên quan đến một máy tính nhỏ như Raspberry Pi. Có ba cách khác nhau để chạy một nút đầy đủ. Chúng bao gồm:

Lưu trữ một nút trên đám mây thông qua Amazon Web Services hoặc Google Cloud
Chạy một nút trên thiết bị cục bộ của bạn (đòi hỏi nhiều dung lượng đĩa cứng và RAM)
Sử dụng giải pháp “node-in-a-box” hoặc xây dựng một giải pháp từ đầu.
Sau đó, vấn đề chỉ là duy trì và giám sát nút.

Kết luận

Các nút rất cần thiết cho hoạt động của mạng blockchain vì chúng giữ cho mọi người tham gia trung thực và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Hầu hết các mạng blockchain sử dụng các phương pháp để khuyến khích người dùng chạy các nút đầy đủ, chủ yếu thông qua phần thưởng tiền tệ như khai thác hoặc đặt cược. Bất kể ưu đãi như thế nào, vẫn có những người dùng tự nguyện thiết lập các nút đầy đủ của riêng họ chỉ vì họ tin vào tương lai của dự án và muốn hỗ trợ và bảo vệ dự án đó hết mức có thể.

Tuy nhiên, hãy nhớ rằng việc chạy một nút đầy đủ sẽ phát sinh chi phí và rủi ro. Và mặc dù có nhiều hướng dẫn trực tuyến, quá trình thiết lập chúng có thể quá kỹ thuật đối với những người chưa hiểu rõ về blockchain và lập trình. Về cơ bản, tất cả phụ thuộc vào việc bạn sẵn sàng đầu tư bao nhiêu thời gian và công sức cho nỗ lực này.

Nếu thấy bài viết hữu ích và muốn trao đổi nhiều hơn với những người có cùng mối quan tâm, mời bạn tham gia vào cộng đồng của GFS Blockchain cùng các thành viên khác nhé:

Các kênh truyền thông chính thức của GFS Blockchain: