Chúng tôi Blockchain: Hướng Dẫn Toàn Diện để Hiểu Các Loại và Cách Hoạt Động của Nó

Một nút blockchain là một điểm trong mạng có chức năng chính là phân phối dữ liệu giữa các nút khác, đảm bảo sự phi tập trung của hệ thống trong khi duy trì luồng thông tin hiệu quả. Các nút có thể hoạt động như trung gian trong việc truyền dữ liệu hoặc như người nhận cuối, hình thành cấu trúc cơ bản hỗ trợ bất kỳ mạng blockchain nào.

Đặc điểm kỹ thuật của nút Blockchain

Một nút về cơ bản là một máy tính (máy chủ) với một ví tiền điện tử được cài đặt, đồng bộ với các thiết bị tương tự khác. Tập hợp của các nút này tạo thành blockchain. Kiến trúc mạng này cho phép phân phối nhanh chóng và hiệu quả các khối lượng dữ liệu lớn.

Chức năng của một nút phụ thuộc trực tiếp vào khả năng của máy chủ. Bất kỳ thiết bị nào có khả năng truyền tải thông tin qua internet đều có thể đóng vai trò là nút, miễn là được trang bị phần mềm cụ thể cần thiết cho chức năng này.

Trong hầu hết các hệ thống blockchain, các nút thực hiện ba chức năng thiết yếu:

• Lưu trữ và phân phối thông tin về giao dịch và số dư trong các ví của những người tham gia mạng
• Giám sát việc triển khai các quy tắc đồng thuận (PoS, PoW, giữa các thuật toán khác )
• Duy trì hoạt động của các sổ cái phân tán, chứa lịch sử đầy đủ các giao dịch từ khi mạng được tạo ra.

Điều quan trọng là các nút cần kết nối internet để hoạt động. Một thiết bị lưu trữ ngoại tuyến không thể hoạt động như một nút. Tuy nhiên, nó trở thành một nút hoàn chỉnh ngay khi thiết lập kết nối với internet.

Tầm Quan Trọng của Các Nút trong Các Mạng Blockchain

Để đảm bảo hoạt động ổn định của một blockchain, cần có một mạng lưới các máy chủ được đồng bộ với nhau. Giá trị dẫn đầu của cấu hình này là cung cấp sự phi tập trung mà không làm giảm tốc độ tương tác giữa các ma trận thông tin.

Xét rằng các nút máy tính được phân bổ ở nhiều quốc gia và thành phố khác nhau, ngay cả khi internet bị chặn ở một khu vực cụ thể cũng sẽ không gây gián đoạn cho blockchain. Tuy nhiên, nếu tất cả các nút đều tập trung trong tay của một nhóm duy nhất, họ có thể hoàn toàn kiểm soát mạng lưới, làm tổn hại đến nguyên tắc phi tập trung.

Sự phân cấp đại diện cho một trong những lợi thế dẫn đầu của tiền điện tử. Để đảm bảo đặc điểm này và đạt được hiệu ứng phân phối dữ liệu, các blockchain sử dụng nhiều nút nhỏ hơn mà mặc dù không tham gia vào việc khai thác, lưu trữ toàn bộ lịch sử giao dịch. Điều này ngăn chặn một nhóm người hạn chế kiểm soát sổ cái phân phối.

Người dùng cung cấp sức mạnh tính toán của mình để đảm bảo hoạt động của blockchain nhận được phần thưởng, khuyến khích nhiều người hơn kết nối máy tính của họ với mạng phân tán.

Các Loại Nút trong Mạng Blockchain

Các nút blockchain khác nhau về chức năng và mục đích. Có các loại tiêu chuẩn có mặt trong nhiều blockchain, bên cạnh các mẫu bổ sung được sử dụng trong các mạng cụ thể với các chức năng mở rộng.

Chúng Tôi Hoàn Chỉnh (Full Nodes)

Đây là loại nút đầu tiên, ban đầu được tạo ra cho mạng Bitcoin. Các nút đầy đủ tạo thành nền tảng của blockchain và tham gia vào việc thực hiện các giao dịch.

Một nút hoàn chỉnh chứa tất cả thông tin về giao dịch và khối từ khi ra mắt mạng lưới cho đến thời điểm hiện tại. Khi một người dùng chuyển tiền điện tử, hoạt động này được tất cả các nút xác minh và ghi lại trong lịch sử của nó.

Hàng chục nghìn nút hoàn chỉnh có thể hoạt động đồng thời trên một blockchain, liên tục trao đổi thông tin với nhau. Việc xử lý dòng dữ liệu khổng lồ này đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể.

Khi một người dùng cài đặt một nút đầy đủ lần đầu tiên, họ phải đồng bộ hóa nó với mạng, tải xuống toàn bộ blockchain. Trong một số mạng, quá trình này yêu cầu khá nhiều bộ nhớ. Ví dụ, vào tháng 11 năm 2022, kích thước của blockchain Bitcoin là 438 GB, có thể mất vài tuần để hoàn tất đồng bộ hóa.

Nếu một nút bị ngắt kết nối khỏi mạng trong một thời gian, khi kết nối lại nó sẽ cần đồng bộ hóa lại, tải xuống tất cả thông tin được tạo ra trong thời gian vắng mặt.

Các nút đầy đủ có một tập hợp các tính năng cụ thể giúp chúng khác biệt với các loại khác. Một trong những chức năng quan trọng nhất là kiểm tra chữ ký (khóa) để xác nhận giao dịch và khối. Nếu một lỗi được phát hiện, nút có thể từ chối hoạt động. Các lý do có thể khác nhau: định dạng không đúng, lỗi thuật toán, trùng lặp, thao tác hồ sơ, giữa những lý do khác.

Người dùng vận hành các nút hoàn chỉnh có thể kiểm tra độc lập các giao dịch nhận được và, nếu họ muốn, cũng có thể tham gia khai thác và nhận thưởng.

Chúng tôi Dẫn đầu (Light Nodes)

Các nút nhẹ không chứa thông tin đầy đủ về blockchain. Loại nút này chỉ lưu trữ bản ghi của khối mà nó được kết nối và thường không hoạt động liên tục.

Thông thường, một nút nhẹ là phần mềm kết nối với một nút đầy đủ và truyền thông tin từ nút đó đến máy tính của người dùng, chẳng hạn như số dư tài khoản và lịch sử giao dịch. Trong thực tế, một nút nhẹ sử dụng một nút đầy đủ làm cầu nối để truy cập vào blockchain.

Một nút nhẹ có các chức năng thiết yếu để sử dụng tiền điện tử, mà không yêu cầu sức mạnh tính toán lớn hoặc bộ nhớ, có thể được thực hiện ngay cả trên các thiết bị di động. Việc đồng bộ hóa thường chỉ mất vài giây.

Chúng Tôi Dẫn Đầu Đã Cắt Tỉa (Pruned Full Nodes)

Loại nút này tải toàn bộ blockchain và chỉ đồng bộ hóa trong lần khởi động đầu tiên. Sau đó, nó tự động tải các khối mới và loại bỏ các khối cũ khi một giới hạn bộ nhớ nhất định được đạt đến. Thông thường, người dùng có thể định cấu hình kích thước nút trong cài đặt, chẳng hạn như 10 GB.

Chúng tôi, những người khai thác ( Nodes khai thác )

Các nút khai thác tham gia vào quá trình khai thác tiền điện tử và chỉ được sử dụng trong các chuỗi khối dựa trên thuật toán Bằng Chứng Công Việc (PoW). Chúng có thể là đầy đủ hoặc nhẹ.

Để vận hành loại nút này, người dùng phải có thiết bị máy tính mạnh mẽ:

• Đơn vị Central de Processamento (CPU)
• Đơn vị Xử lý Đồ họa (GPU)
• Mạch Tích Hợp Ứng Dụng Đặc Biệt (ASIC)

Cũng cần cài đặt phần mềm chuyên dụng.

Trong quá trình khai thác Bitcoin, chẳng hạn, cần phải giải quyết các vấn đề toán học phức tạp. Kết quả của những phép tính này, thợ mỏ tìm thấy một giá trị mã duy nhất: một hash, mà phục vụ như bằng chứng cho công việc đã thực hiện.

Thợ đào sau đó gửi hash đã tìm thấy cho các nút khác, những nút này kiểm tra sự tuân thủ của nó với các yêu cầu. Nếu việc kiểm tra thành công, thợ đào có thể thêm một khối mới và nhận phần thưởng tương ứng.

Chúng tôi về Staking (Các Node Staking)

Đây là tương đương với các nút khai thác trong các blockchain sử dụng thuật toán Proof of Stake (PoS). Một nút staking cũng cần thiết để xác thực giao dịch và thêm các khối mới, có thể là đầy đủ hoặc nhẹ.

Trong trường hợp này, phần thưởng không được cấp bởi các phép toán toán học, mà bằng cách gửi một số lượng nhất định các đồng tiền vào tài khoản. Do đó, để vận hành một nút staking, không cần phải mua sắm thiết bị đắt tiền. Chỉ cần cấu hình phần mềm đúng cách và gửi giá trị yêu cầu.

Masternodes

Một masternode tương tự như một nút đầy đủ: nó cũng lưu trữ tất cả thông tin của blockchain và đồng bộ hóa với nó, nhưng có các chức năng bổ sung. Chúng cần thiết để đảm bảo sự ẩn danh khi chia nhỏ các giao dịch và gửi chúng giữa các ví.

Chủ sở hữu nút đầy đủ có thể nhận được một masternode nếu đáp ứng các điều kiện được thiết lập bởi blockchain. Thông thường, yêu cầu dẫn đầu là gửi và duy trì một số lượng nhất định các đồng tiền trong tài khoản của họ, ngoài việc thực hiện các cấu hình cụ thể trên máy chủ ( khác nhau giữa các loại tiền điện tử ).

Khi một người dùng thực hiện một giao dịch ẩn danh, đồng tiền của họ được "trộn" trong các masternode. Quy trình này có thể liên quan đến các số lượng nút khác nhau, phân bố toàn cầu và được chọn ngẫu nhiên. Số vòng trộn cũng khác nhau, có thể được cấu hình thủ công hoặc tự động. Kết quả là, trở nên không thể theo dõi sự kết nối giữa người gửi và người nhận.

Các masternodes có thể hoạt động với thuật toán PoS hoặc với một sự đồng thuận hybrid PoW/PoS. Để khuyến khích người dùng tạo và quản lý masternodes, hệ thống cấp cho họ một phần của khoản hoa hồng từ các thợ đào. Giá trị của phần thưởng thay đổi giữa các blockchain khác nhau.

Trên blockchain NEM (XEM), masternode được gọi là siêu nút.

Chúng tôi Lightning

Mạng Lightning (LN) là một bổ sung lớp hai cho blockchain của Bitcoin, bao gồm một mạng lưới các kênh thanh toán giữa người dùng. Hệ thống này sử dụng các nút đặc biệt siêu nhanh, đồng bộ hóa với nhau và với blockchain dẫn đầu.

Các nút Lightning chỉ xác minh các giao dịch được liên kết trực tiếp với chúng ( khác với các nút tiêu chuẩn, xác minh tất cả các giao dịch trên blockchain ). Nhờ vào đặc điểm này, tốc độ xử lý giao dịch đạt mức tối đa.

Các nhà xác thực và Oracle

Đây là các chức năng bổ sung mà một nút có thể thực hiện trong một mạng phi tập trung:

• Một nút xác thực là một thiết bị xác minh và phê duyệt giao dịch. Những nút này có thể hoạt động sử dụng các thuật toán khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm của blockchain.
• Một oracle là một nút truyền tải thông tin từ các hệ thống bên ngoài vào blockchain. Một ví dụ về những dữ liệu này có thể là giá hiện tại của các đồng tiền trên một sàn giao dịch hoạt động trên blockchain.

Cần một kịch bản cụ thể để chuyển đổi thông tin sang định dạng có thể hiểu được cho các hợp đồng thông minh. Sau đó, người xác thực xác thực dữ liệu của oracle cùng với tất cả các thông tin khác trên blockchain.

Trong trường hợp này, tín hiệu từ một Oracle được xác minh bởi một số lượng lớn các validator, tăng cường độ an toàn tổng thể của mạng.

Nhánh và Thay đổi Chức năng của Các Nút

Bất kỳ dự án tiền điện tử nào cũng có thể được cập nhật định kỳ. Để các cập nhật có hiệu lực trên toàn mạng, tất cả các nút phải chấp nhận chúng. Đôi khi, có thể xuất hiện những bất đồng trong cộng đồng các nhà phát triển và xác thực về việc triển khai các cập nhật cụ thể, với một phần các nút chấp nhận và phần khác từ chối. Quá trình giới thiệu những thay đổi này được gọi là fork.

Có hai loại nhánh:

• Một soft fork đại diện cho những thay đổi và cải tiến nhẹ nhàng không mâu thuẫn với cấu hình cơ bản của blockchain. Để chấp nhận chúng, chủ sở hữu nút phải cập nhật phần mềm. Ngay cả khi chỉ một phần các nút chấp nhận bản cập nhật này, hệ thống sẽ tiếp tục hoạt động một cách ổn định.
• Một hard fork đồng nghĩa với những thay đổi đáng kể trong blockchain. Kết quả là, các loại nút trong mạng có thể hoàn toàn thay đổi. Ví dụ, vào tháng 9 năm 2022, đồng tiền điện tử Ethereum đã chuyển từ thuật toán PoW sang PoS. Do đó, các nút khai thác đã biến mất và xuất hiện các nút staking với chức năng xác thực.

Nếu có sự không đồng thuận trong cộng đồng về việc chấp nhận một hard fork, mạng sẽ chia thành hai blockchain không tương thích: một giữ lại cấu hình gốc và cái kia áp dụng các thông số mới.