私たちのブロックチェーン：その種類と機能を理解するための完全ガイド

ブロックチェーンノードは、他のノード間でデータを配布する主な機能を持つネットワーク内のポイントであり、システムの非中央集権性を保証しながら情報の効率的な流れを維持します。ノードはデータの送信において仲介者として機能することもあれば、最終受取人として機能することもあり、あらゆるブロックチェーンネットワークを支える基本的な構造を形成します。

ブロックチェーンノードの技術的特徴

ノードは基本的に暗号通貨ウォレットがインストールされたコンピュータ(サーバー)であり、他の同様のデバイスと同期しています。これらのノードのセットがブロックチェーンを形成します。このネットワークアーキテクチャは、大量のデータを迅速かつ効率的に分配することを可能にします。

ノードの機能はサーバーの能力に直接依存します。特定の機能に必要なソフトウェアが装備されている限り、インターネットを介して情報を送信できる任意のデバイスがノードとして機能することができます。

ほとんどのブロックチェーンシステムでは、ノードは3つの基本的な機能を果たします:

• 参加者のネットワーク内のウォレットの取引および残高に関する情報を保存および配布する
• コンセンサスルールの実装を監視する (PoS、PoW、他のアルゴリズム)
• 分散型台帳の機能を維持し、ネットワークの創設以来のトランザクションの完全な履歴を含む

ノードは機能するためにインターネット接続が必要であることを強調することが重要です。オフラインストレージデバイスはノードとして機能できません。しかし、インターネットに接続すると、完全なノードになります。

ブロックチェーンネットワークにおけるノードの重要性

ブロックチェーンの安定した機能を保証するためには、相互に同期されたサーバーネットワークが必要です。この設定の主な価値は、情報マトリックス間のインタラクションの速度を妨げることなく、分散化を提供することです。

コンピューターノードが異なる国や都市に分散されていることを考慮すると、特定の地域でのインターネットの遮断はブロックチェーンの中断を引き起こさないでしょう。しかし、すべてのノードが単一のグループの手に集中している場合、彼らはネットワークを完全に制御することができ、分散化の原則を損なうことになります。

分散化は暗号通貨の主な利点の一つを表しています。この特性を確保し、データの分配効果を得るために、ブロックチェーンは多数の小さなノードを使用しています。これらのノードはマイニングには参加しませんが、すべてのトランザクションの履歴を保存しています。これにより、限られたグループの人々が分散型台帳を支配することを防ぎます。

ブロックチェーンの機能を保証するためにコンピュータの処理能力を提供するユーザーは報酬を受け取り、さらに多くの人々が分散型ネットワークにコンピュータを接続することを奨励します。

ブロックチェーンネットワークのノードの種類

ブロックチェーンのノードは、機能と目的によって異なります。多くのブロックチェーンに存在する標準タイプに加えて、拡張機能を持つ特定のネットワークで使用される追加のモデルもあります。

我々は完全です (フルノード)

これは最初のタイプのノードで、元々ビットコインネットワークのために作られました。フルノードはブロックチェーンの基盤を形成し、トランザクションの実行に参加します。

完全なノードは、ネットワークの立ち上げ以来、現在までのすべての取引とブロックに関する情報を含んでいます。ユーザーが暗号通貨を転送すると、その操作はすべてのノードによって確認され、履歴に記録されます。

何万もの完全なノードが同時にブロックチェーン上で動作し、常に互いに情報を交換することができます。この膨大なデータフローの処理には、相当な計算能力が必要です。

ユーザーが初めてフルノードをインストールすると、ネットワークと同期させるためにブロックチェーン全体をダウンロードする必要があります。一部のネットワークでは、このプロセスにはかなりのメモリが必要です。たとえば、2022年11月時点でのビットコインのブロックチェーンのサイズは438 GBであり、完全な同期には数週間かかることがあります。

ノードがネットワークから一時的に切断されると、再接続した際に再度同期が必要となり、不在期間中に生成されたすべての情報をダウンロードする必要があります。

完全ノードは、他のタイプとは異なる特定の機能セットを持っています。最も重要な機能の1つは、取引やブロックを確認するために署名(キー)を検証することです。エラーが検出されると、ノードは操作を拒否する可能性があります。その理由はさまざまであり、形式が不正確である、アルゴリズムのエラー、重複、記録の改ざんなどが含まれます。

フルノードを運営するユーザーは、受信したトランザクションを独自に確認でき、希望する場合はマイニングに参加して報酬を受け取ることもできます。

私たちの軽量 (ライトノード )

軽量ノードはブロックチェーンに関する完全な情報を含んでいません。このタイプのノードは接続されているブロックの記録のみを保存し、通常は継続的に運用されません。

通常、ライトノードはフルノードに接続し、アカウント残高や取引履歴などの情報をユーザーのコンピュータに送信するソフトウェアです。実際には、ライトノードはフルノードをブリッジとして使用してブロックチェーンにアクセスします。

軽量ノードは、暗号通貨を利用するための基本機能を備えており、大きな計算能力やメモリを必要とせず、モバイルデバイスでも実行可能です。同期には通常、数秒しかかかりません。

フルプルーニングノード(PrunedフルNodes)ノード

このタイプのノードはブロックチェーン全体をダウンロードし、最初の初期化時にのみ同期します。その後、自動的に新しいブロックを読み込み、特定のメモリ制限に達したときに古いブロックを削除します。通常、ユーザーは設定でノードのサイズを定義できます。たとえば、10 GBです。

私たちマイナー (マイニングノード)

マイナーは暗号通貨のマイニングプロセスに参加し、プルーフ・オブ・ワーク(PoW)アルゴリズムに基づくブロックチェーンでのみ使用されます。完全なものまたは軽量なものがあります。

このタイプのノードを操作するには、ユーザーは強力なコンピュータ機器を持っている必要があります。

• 中央処理装置 (CPU)
• グラフィックプロセッサ (GPU)
• 特定用途向け集積回路(ASIC)

専用ソフトウェアのインストールも必要です。

ビットコインのマイニングプロセスでは、たとえば、複雑な数学的問題を解決する必要があります。これらの計算の結果、マイナーはユニークなコード値、すなわちハッシュを見つけます。これは行った作業の証明として機能します。

マイナーは、見つけたハッシュを他のノードに送信し、それらが要件に合致しているかどうかを確認します。検証が成功すれば、マイナーは新しいブロックを追加し、対応する報酬を受け取ることができます。

私たちのステーキング (ステーキングノード)

これは、プルーフ・オブ・ステークアルゴリズムを使用するブロックチェーンにおけるマイニングノードと同等のものです(PoS)。ステーキングノードもトランザクションを検証し、新しいブロックを追加するために必要であり、フルまたはライトである可能性があります。

この場合、報酬は数学的な計算によって与えられるのではなく、特定の量のコインをアカウントに預けることによって与えられます。したがって、ステーキングノードを運営するために高価な機器を購入する必要はありません。ソフトウェアを正しく設定し、要求される金額を預けるだけです。

マスターノード

マスターノードはフルノードに類似しています：ブロックチェーンのすべての情報を保存し、それと同期しますが、追加の機能を持っています。トランザクションを分割し、それらをウォレット間で送信することで匿名性を保証するために必要です。

完全ノードの所有者は、ブロックチェーンによって定められた条件を満たす場合、マスターノードを取得できます。通常の主要要件は、アカウントに特定の量のコインを預けて維持することに加えて、異なる暗号通貨間で異なる(特定のサーバー設定を行うことです)。

ユーザーが匿名で取引を行うと、そのコインはマスターノードで「ミキシング」されます。このプロセスは、世界中に分散されたランダムに選ばれた異なる数のノードを含む場合があります。また、ミキシングのラウンド数も異なり、手動または自動で設定できます。その結果、送信者と受信者の間の接続を追跡することは不可能になります。

マスターノードはPoSアルゴリズムまたはハイブリッドPoW/PoSコンセンサスで運営できます。ユーザーがマスターノードを作成し管理することを奨励するために、システムはマイナーの手数料の一部を付与します。報酬の価値は異なるブロックチェーン間で異なります。

NEMブロックチェーン(XEM)では、マスターノードはスーパーノードと呼ばれています。

私たちのライトニング

ライトニングネットワーク (LN) は、ビットコインのブロックチェーンに対するセカンドレイヤーの補完であり、ユーザー間のペイメントチャネルのネットワークで構成されています。このシステムは、特別な超高速ノードを利用し、互いにおよびメインブロックチェーンと同期します。

Lightningノードは、( に直接関連付けられたトランザクションのみを検証しますが、標準ノードはブロックチェーン上のすべてのトランザクションを検証します)。この特性のおかげで、トランザクション処理の最大速度が達成されます。

バリデーターとオラクル

これは、ノードが分散型ネットワークで果たすことができる追加の機能です。

• バリデーターノードは、トランザクションを検証して承認するデバイスです。これらのノードは、ブロックチェーンの特性に応じて異なるアルゴリズムを使用して操作できます。
• オラクルは、外部システムからブロックチェーンに情報を伝えるノードです。これらのデータの一例は、ブロックチェーンで運営されている取引所の現在のコインの価格です。

特定のスクリプトが必要であり、スマートコントラクトに理解できる形式に情報を変換します。その後、バリデーターはオラクルのデータをブロックチェーン上の他のすべての情報とともに検証します。

この場合、オラクルの信号は多数のバリデーターによって検証され、ネットワーク全体のセキュリティが向上します。

フォークとノード機能の変更

どんな暗号通貨プロジェクトでも、定期的にアップデートすることができます。アップデートがネットワーク全体に影響を与えるためには、すべてのノードがそれを受け入れる必要があります。時折、特定のアップデートの実装について、開発者やバリデーターのコミュニティ内で意見の相違が生じることがあり、一部のノードはそれを受け入れ、他のノードは拒否します。これらの変更を導入するプロセスはフォークと呼ばれます。

フォークには2種類あります:

• ソフトフォークは、ブロックチェーンの基本的な設定に矛盾しない変更や改善を表します。それを受け入れるためには、ノードの所有者がソフトウェアを更新する必要があります。ノードの一部だけがこの更新を受け入れても、システムは安定して動作し続けます。
• ハードフォークはブロックチェーンにおける重要な変更を伴います。その結果、ネットワーク内のノードの種類が完全に変わる可能性があります。例えば、2022年9月に暗号通貨イーサリアムはPoWアルゴリズムからPoSに移行しました。その結果、マイニングノードは消え、バリデーション機能を持つステーキングノードが登場しました。

コミュニティ内でハードフォークの受け入れについて意見が一致しない場合、ネットワークは互換性のない2つのブロックチェーンに分かれます：1つは元の設定を維持し、もう1つは新しい仕様を採用します。