Що таке біткойн-вузол і як його запустити

Вузол Bitcoin — це комп’ютер, який запускає програмне забезпечення Bitcoin для перевірки та ретрансляції транзакцій у мережі. Подібно до серверів у традиційній фінансовій системі, вузли зберігають повну копію блокчейну біткойн і забезпечують дотримання правил мережі.

Вузли формують основу однорангової мережі біткойн, перевіряючи, чи всі транзакції відповідають правилам протоколу, відхиляючи недійсні та ділячись дійсними транзакціями з іншими вузлами. Коли хтось надсилає біткойни, вузли перевіряють, що у відправника достатньо коштів і він не намагався витратити той самий біткойн двічі.

Потужність децентралізованої мережі Bitcoin походить від тисяч незалежних вузлів, які працюють разом без центрального контролю. Такий розподіл влади означає, що жоден суб’єкт не може змінити правила біткойна чи маніпулювати транзакціями – вузли повинні досягти консенсусу, щоб прийняти зміни. Без вузлів, керованих звичайними користувачами, біткойн ризикував би опинитися під контролем великих майнінгових операцій або корпорацій замість того, щоб залишатися демократичною фінансовою мережею.

Як працюють біткойн-вузли

Біткойн-вузли працюють як цифрові реєстратори, які зберігають і перевіряють історію транзакцій мережі. Коли користувачі надсилають біткойни, вузли перевіряють ці транзакції на свою копію блокчейну, перш ніж передати їх іншим вузлам у мережі.

У мережі Bitcoin існують два основних типи вузлів:

Повні вузли зберігають повний блокчейн Bitcoin – понад 500 ГБ даних про транзакції, починаючи з 2009 року. Вони незалежно перевіряють кожну транзакцію та блокують згідно з правилами Bitcoin. На більшості повних вузлів працює програмне забезпечення Bitcoin Core, еталонний клієнт, розроблений основними розробниками Bitcoin. Повні вузли формують основу безпеки Bitcoin, відхиляючи будь-які недійсні транзакції чи блокування.

Легкі вузли (також звані вузлами SPV) завантажують лише заголовки блоків, а не повні блоки, що вимагає лише кількох гігабайт пам’яті. Вони покладаються на повні вузли для перевірки транзакцій, але все ще допомагають передавати дійсні транзакції в мережі. Мобільні гаманці зазвичай працюють як легкі вузли через обмеження сховища та пропускної здатності.

Процес перевірки працює так: коли вузол отримує нову транзакцію, він перевіряє, чи:

• Відправник має достатньо біткойнів у своєму гаманці
• Цифрові підписи дійсні
• Біткойн ще не витрачено
• Транзакція відповідає всім правилам протоколу Bitcoin

Лише після проходження цих перевірок вузли будуть передавати транзакції одноранговим вузлам. Це створює мережу комп’ютерів, які постійно перевіряють і поширюють дійсні транзакції Bitcoin по всьому світу. Вузли підтримують консенсус, дотримуючись однакових правил протоколу та відкидаючи будь-які спроби їх порушити.

Як біткойн-вузли перевіряють мережеві транзакції

Коли біткойн-вузол отримує нову транзакцію, він проходить кілька етапів перевірки. Спочатку він перевіряє, чи достатньо біткойнів у відправника, скануючи його історію транзакцій. Потім він перевіряє цифрові підписи, щоб підтвердити, що відправник володіє особистими ключами для цих монет. Вузол також шукає свій пул пам’яті, щоб запобігти подвійним витратам – використанню того самого біткойна для кількох транзакцій. Лише після проходження цих перевірок вузол передаватиме транзакцію іншим вузлам.

Перевірка блоку Bitcoin мережевими вузлами

Вузли виконують критичні перевірки, коли Майнери біткоіни надсилати нові блоки кожні 10 хвилин:

• Переконайтеся, що розрахунки підтвердження роботи відповідають вимогам складності
• Підтвердьте, що всі транзакції в блоці дійсні
• Перевірте, чи блок правильно з’єднується з попередніми блоками
• Переконайтеся, що розмір і формат блоку відповідають правилам протоколу. Якщо будь-яка перевірка не вдається, вузол відхиляє блок і не передає його вперед.

Як біткойн-вузли захищають мережу

Вузли діють як охоронці біткойна, виявляючи та блокуючи недійсну активність. Вони відхиляють блоки, які створюють несанкціоновані біткойни або включають подвійні транзакції. Оскільки тисячі вузлів виконують ці перевірки незалежно, зловмисники не можуть пропустити зловмисні транзакції через мережу. Навіть якщо деякі вузли виходять з ладу, інші зберігають цілісність мережі.

Застосування правил протоколу Bitcoin вузлами

Вузли дотримуються основних правил біткойна, відхиляючи будь-які порушення. Ці правила включають:

• Не може існувати більше 21 мільйона біткойнів
• Винагорода за блоки зменшується вдвічі кожні 210 000 блоків
• Транзакції повинні мати дійсні підписи
• Блоки не можуть перевищувати обмеження розміру

Як біткойн-вузли обмінюються даними блокчейну

Коли вузли отримують дійсні транзакції або блоки, вони діляться цими даними з підключеними одноранговими вузлами. Кожен вузол підтримує з’єднання в середньому з 8-10 іншими вузлами. Це створює надійну сітчасту мережу – якщо деякі вузли виходять з мережі, дані все одно переходять через альтернативні шляхи. Постійний спільний доступ підтримує синхронізацію блокчейну на всіх вузлах у всьому світі.

Запуск Bitcoin Node

Біткойн-вузол може працювати на базовому комп’ютері з процесором 2 ГГц і 2 ГБ оперативної пам’яті. Багато користувачів перепрофільовують старі ноутбуки або настільні комп’ютери. Для оптимальної продуктивності SSD-накопичувач прискорює початкову синхронізацію блокчейну та перевірку транзакцій порівняно з традиційними жорсткими дисками. Популярні виділені ноди, як-от Raspberry Pi 4, коштують приблизно 100-150 доларів і забезпечують достатню потужність для роботи повноцінного вузла.

Необхідне програмне забезпечення

Більшість операторів вузлів використовують Bitcoin Core, стандартне програмне забезпечення для вузлів Bitcoin. Він безкоштовний, із відкритим вихідним кодом і отримує регулярні оновлення безпеки від розробників Bitcoin. Завантаження програмного забезпечення займає кілька хвилин, але синхронізація повного блокчейна може зайняти кілька днів.

Потрібна пропускна здатність і сховище Потреби Bitcoin-вузла:

• Принаймні 500 ГБ пам’яті для повного блокчейну
• Пропускна здатність 5 ГБ на місяць для транзакцій і ретрансляції блоків
• Стабільне інтернет-з'єднання зі швидкістю мінімум 1 Мбіт/с
• Додаткове сховище для майбутнього зростання блокчейну

Операційні витрати

Запуск вузла коштує приблизно 10-15 доларів США на електроенергію зі стандартним настільним комп’ютером. Основними поточними витратами є пропускна здатність Інтернету, хоча більшість домашніх підключень можуть обробляти трафік вузлів. Витрати на зберігання зменшуються, оскільки ціни на жорсткі диски падають – SSD на 1 ТБ зараз коштує менше 100 доларів. На відміну від майнінгу біткойнів, вузли не вимагають дорогого спеціалізованого обладнання або високого енергоспоживання.

Вузли також можуть працювати в хмарних сервісах, таких як Amazon AWS або Digital Ocean, хоча це зменшує переваги децентралізації.

Переваги та труднощі керування біткойн-вузлом

Оператори вузлів отримують прямий доступ до однорангової мережі Bitcoin, не покладаючись на сторонніх осіб. Перевіряючи транзакції самостійно, користувачам не потрібно довіряти біржам або постачальникам гаманців для підтвердження балансу та транзакцій у біткойнах. Запуск вузла також покращує конфіденційність транзакцій – він не розкриває адреси ваших гаманців зовнішнім серверам.

Вузол зміцнює мережу Bitcoin за допомогою:

• Додавання іншої точки підтвердження транзакцій
• Допомога в розповсюдженні даних блокчейну по всьому світу
• Зробити мережу більш стійкою до цензури
• Підтримка менших майнерів шляхом ретрансляції їхніх блоків

Однак оператори вузлів стикаються з кількома проблемами:

• Тривалий початковий час завантаження блокчейну (може тривати кілька днів)
• Регулярне оновлення програмного забезпечення та обслуговування
• Технічні знання, необхідні для налаштування та усунення несправностей
• По мірі розширення блокчейну вимоги до сховища зростають
• Необхідне стабільне підключення до Інтернету 24/7

Вплив на майбутнє біткойна

Децентралізація біткойна залежить від широко розповсюдженої мережі незалежних вузлів. Кожен новий вузол ще більше розподіляє потужність мережі, що ускладнює будь-якій групі контроль або зміну правил біткойна.

Довгострокова працездатність біткойна вимагає надійної мережі вузлів. Більше вузлів означає:

• Кращий географічний розподіл даних блокчейну
• Швидше розповсюдження транзакцій і блоків
• Більш сильний опір нападам або маніпуляціям
• Більший демократичний контроль за змінами протоколу

Вузли відіграють ключову роль в управлінні біткойнами, дотримуючись правил консенсусу. Коли розробники пропонують зміни в протоколі Bitcoin, вузли повинні прийняти нові версії програмного забезпечення, щоб зміни набули чинності. Це дає операторам вузлів колективну владу над еволюцією Bitcoin.