что такое нода валидатор
Что такое криптовалютная нода? Как установить и запустить полную биткоин-ноду?
Сегодня мы расскажем, что такое ноды в криптовалюте и зачем они, нужны. А также рассмотрим технические особенности и виды нод. Но сперва позвольте небольшое вступление. Современный человек привык пользоваться высокими технологиями, не зная о них почти ничего. Например, знаете ли вы, что такое BGP? А ведь это базовая технология, обеспечивающая функционирование Всемирной паутины.
Конечно, каждый не может быть квалифицированным специалистом во всех сферах жизнедеятельности, но элементарные познания просто необходимы. Особенно если речь идет о таком высокотехнологичном феномене, как криптовалюта.
Кто-то спросит, а зачем? Можно пользоваться фиатными деньгами и ни во что не вникать. Пока в принципе, так оно и есть, но, поверьте это ненадолго. Оставляя без внимания мир блокчейн-индустрии, вы теряете возможность заработать и расширить свой кругозор. А, главное, будете абсолютно не готовы к грядущим переменам в мировой финансовой системе, которые непременно коснутся каждого из нас. Ну а теперь вернемся к теме нашего обзора.
Навигация по материалу:
Что такое нода в криптовалюте?
Криптовалютная нода это любой активный кошелек определенного блокчейна. Слово нода имеет латинское происхождение и переводится как узел. То есть оборудование каждого из держателей цифровых монет это сетевой узел. Исключением являются холдеры пользующиеся бумажным кошельком или аппаратным сейфом, но только до тех пор, пока они не захотят привести капиталы в движение.
Веб-кошельки, работающие через браузер, подключаются к удаленному сетевому узлу и выполняют только роль передатчика данных. Каждый майнер — это тоже нода, но ни каждый сетевой узел является майнером.
Узлы являются основой каждого блокчейна. Бывают распределенные реестры без майнеров, но без полных нод не обойдется ни одна пиринговая сеть. Ведь именно они хранят у себя полные копии бухгалтерской книги и, синхронизируясь между собой, обновляют данные до актуальной версии.
Обычно нода это реальная единица вычислительного оборудования, то есть подключенный к интернет-сети персональный компьютер с установленным локальным кошельком, который синхронизирован с блокчейном. То есть с другими, такими же участниками сети и каждая копия распределенного реестра у них абсолютно идентична. Но в принципе нода может быть и виртуальной.
Существуют и облегченные сетевые узлы, не имеющие собственной копии блокчейна, а также специальные ноды других типов. Но все они должны быть подключены к одной пиринговой сети, чтобы обмениваться информацией.
Технические особенности
Экосистема блокчейн построена на сетевой архитектуре P2P (peer-to-peer). Это значит, что все узлы сети равноправны. Правда, в некоторых криптовалютах система более сложная и есть ноды с особыми полномочиями, но об этом давайте поговорим чуть позже.
Сам термин peer-to-peer, вовсе не нов, протокол для прямого обмена пакетами данных использовался меломанами в сети Napster еще в Миллениум. А еще раньше была создана сеть по обмену информацией между радиотелескопами, установленными в разных точках планеты для поиска внеземной цивилизации. Конечно, блокчейн-экосистема — это совсем другой уровень, намного более высокий технологический уровень прямого обмена файлы, но принцип действия у них один и тот же.
В каждой P2P-сети отдельная единица оборудования называется нодой. Каждый узел обеспечивает предоставление сетевых услуг и, взаимодействуя с другими узлами, гарантирует стабильное функционирование сети.
Значит, мы пришли к выводу, что блокчейн-экосистема — это группа равноправных узлов, исполняющих условия P2P-протокола для данной криптовалюты. Все операции управляются и координируются по канонам децентрализованной распределенной сети, что требует постоянного взаимодействия узлов. Если нода отключится, она на некоторое время выпадет из сети и для восстановления функциональности потребуется ресинхронизация. Чем больше узлов, тем выше масштабируемость сети и скорость обработки операций.
Каждый участник добровольно предоставляет свое оборудование для поддержки работы блокчейна и эти услуги ему не оплачиваются. Он просто устанавливает специальный софт, разработанный под конкретную криптовалюту. Полная нода, выполняет функции маршрутизации, наполнения базы и поддержки образа глобального блокчейна.
У молодых криптопроектов нода имеет функции майнинга, но все же для этого лучше использовать специальные приложения. Хотя без кошелька в любом случае не обойтись. Проверка транзакций и генерация новых блоков, зачастую требует больше вычислительных ресурсов, чем есть в обычном ПК. Поэтому чтобы зарабатывать на предоставлении услуг сети, требуется специальное железо, майнинг-фермы и АСИКи.
Однако существует достаточно много «экологичных» блокчейн-сетей, в которых можно зарабатывать деньги установив специальную программу на компьютере или виртуальном сервере. И, конечно, запуск ноды при этом обязателен. Сетевые узлы используют один и тот же консенсусный протокол, и должны регулярно обновляться для сохранения совместимости.
Зачем нужна нода?
Нода это электронный кошелек для хранения денег. На заре криптоиндустрии не было большого разнообразия крипто-кошельков и запуск сетевого узла, был практически единственным способом подключится к блокчейну. И те, кто тогда заработал или купил цифровые монеты и смог сберечь их до лучших времен об этом не пожалели.
Нода, как мы об этом уже говорили, является основой блокчейн-экосистемы. Можно избавиться от майнеров и перейти на альтернативный вариант защиты, но криптовалютная экосистема не может существовать без нод. И чем больше узлов будет подключено, тем лучше у данной распределенной сети будут идти дела. Перефразируя известную поговорку, можно сказать: «Хорошего блокчейна должно быть много».
Классификация нод
Любое приложение для работы с блокчейном является нодой. Но сетевые узлы различаются по уровню функциональности. Сейчас мы расскажем о разных типах узлов.
Полные ноды (Full Nodes)
Полными узлами называются компьютеры, хранящие на жестком диске отдельную копию блокчейна, которая регулярно обновляется с помощью специального ПО. Данные узлы гарантируют жизнеспособность криптовалютной сети, участвуя в обработке транзакций и ретрансляции данных в экосистеме.
Владелец полной ноды не получает дивидендов, но, если вы инвестировали в данную криптовалюту и у вас есть возможность запустить и содержать узел данного типа настоятельно рекомендуется это сделать. Полный узел обеспечивает соблюдение правил и защищает блокчейн от хакерских атак и мошенников. К тому же full node это надежный кошелек для хранения криптоактивов.
Майнинг нода (Mining Nodes)
Чтобы запустить добычу криптовалюты нужен кошелек. Но далеко не каждый майнер запускает полную ноду, которую необходимо установить, если решили организовать собственный пул, или добывать крипту в соло, используя сетевой идентификатор кошелька вместо адреса пула.
В противном случае кошелек может быть какого угодно типа хоть и бумажный. Майнеры участвуют в обработке транзакций и формировании блока, но имеют право записать новый блок в блокчейн без одобрения других полных узлов. Только после достижения консенсуса блок признают валидным и майнерам получает за него деньги.
Мастерноды (Masternodes)
В некоторых блокчейн-экосистемах для повышения конфиденциальности и ускорения обработки транзакций, а также другого рода событий внутри сети, например, процедуры голосования по тому или иному вопросу или протокольной операции используется система главных узлов или, мастер-нод.
Содержание мастерноды требует наличия вычислительного оборудования серьезной мощности. Но, конечно, не настолько, как майнинг-ферма или АСИК. Кроме того, владелец должен обеспечить бесперебойную работу мастер-узла, а чтобы он не использовал полномочия во вред блокчейну на кошелек должна быть заморожена указанная в правилах сумма токенов данной сети.
Мастер-ноды получают вместе с майнерами часть награды за блок, так что содержание такого узла дело выгодное, если, конечно, данный криптопроект не обанкротится. Мастер узел даже не требуется устанавливать на собственном ПК. Это может быть удаленная нода сервер, которую вы арендуете у того или иного провайдера. Главное условие достаточная сумма для заморозки. Необходим или локальный кошелек с полной копией блокчейна или аппаратный сейф, подключенный к компьютеру. Пример блокчейна с мастернодами это криптовалюта DASH.
Облегченные узлы (Lightweight SPV Nodes)
Легкие клиенты Simplified Payment Verification (SPV) используются для работы с сетью через удаленную ноду. Это делается для того, чтобы пользователи могли работать с криптовалютой, не загружая копию бухгалтерской книги на свой гаджет.
Благодаря запуску облегченных узлов появились мультивалютные кошельки, приложения для смартфона и браузера. Lightweight SPV Nodes представляют собой конечные точки связи и не участвуют в обработке транзакций и защите сети. Такие клиенты менее надежны, но зато быстры, компактны и не потребляют много вычислительных ресурсов.
Как запустить ноду?
Полную или облегченную ноду запустить несложно. Скачайте и установите на компьютер нужную программу и дождитесь синхронизации с сетью. Если запускаете полную ноду, изучите минимальные требования к железу.
Важно, чтобы HDD мог вместить копию блокчейна и еще осталось место для добавления данных. Для справки, размер блокчейна биткоина в текущий период равен 295.99 Гб и, значит, для установки полной ноды нужно хотя бы 500 Гб. Узнать размер блокчейна и другие данные о той или иной криптовалюте можно на одном из веб-сервисов, например, blokchair.com.
Как установить полную биткоин-ноду?
Полная нода биткоина может работать на домашнем ПК, или потребуется арендовать виртуальный сервер. Для начала загрузите кошелек Bitcoin Core на сайте разработчиков, включите установку и укажите раздел для скачивания копии бухгалтерской книги биткоина на жесткий диск. Полная нода связывается с сетью через открытый порт TCP 8333. Нужно настроить необходимые разрешения в программном брандмауэре, чтобы порт не был заблокирован.
Существуют и альтернативные аппаратные решения для запуска полной ноды биткоина и работы в Lightning Network, что позволяет зарабатывать на обслуживании сети. Это специальные мини-компьютеры с предустановленными программами для работы в сети цифрового золота. Стоят они как бюджетный ПК, но потребляют меньше ресурсов и более рентабельны. В первую очередь стоит выделить продукцию Casa Node, Nodl, Lightning in a Box и RaspiBlitz.
Заключение
Теперь вы в общих чертах понимаете, что такое ноды. Узнать подробнее о заработке на мастер-узлах можно в этом материале.
Дата публикации 01.09.2020
Подписывайтесь на новости криптовалютного рынка в Яндекс Мессенджер.
Поделитесь этим материалом в социальных сетях и оставьте свое мнение в комментариях ниже.
Что такое игра валидаторов или “как запустить proof-of-stake блокчейн”
Итак, ваша команда закончила alpha-версию вашего блокчейна, и пришло время запускать testnet, а затем и mainnet. У вас настоящий блокчейн, с независимыми участниками, хорошей экономической моделью, безопасностью, вы спроектировали governance и теперь пора бы попробовать все это в деле. В идеальном криптоанархическом мире, вы выкладываете в сеть genesis block, окончательный код ноды и валидаторы сами все запускают, поднимают все вспомогательные сервисы и все случается само собой. Но это в выдуманном мире, а в реальном, команда должна подготовить довольно много вспомогательного софта и различных манипуляций чтобы помочь валидаторам запустить устойчивую сеть. Об этом данная статья.
Запуск сетей на базе консенсусов типа “proof-of-stake”, где валидаторы определяются голосами держателей токенов системы является довольно специфическим мероприятием, ведь даже запуск традиционных, централизованно управляемых систем с десятками и сотнями серверов сама по себе непростая задача, а блокчейн нужно стартовать усилиями лояльных, но независимых участников. И, если в корпорации, при запуске администраторы имеют полный доступ ко всем машинам, логам, общему мониторингу, то валидаторы никого не подпустят к своим серверам и, скорее всего, предпочтут строить свою инфраструктуру самостоятельно, ведь она контролирует доступ к основным активам валидатора — стейкам голосующих. Именно такое поведение позволяет строить распределенные безопасные сети — независимость используемых облачных провайдеров, виртуальных и “baremetal” серверов, разные операционные системы, все это позволяет сделать атаки такой сети крайне неэффективными — слишком много разного софта используется. Например в Ethereum используется две основных имплементации ноды, на Go и на Rust, и атака, эффективная для одной имплементации не работает для другой.
Поэтому все процессы запуска и эксплуатации блокчейнов должны быть организованы так, чтобы любой валидатор, или даже небольшая группа валидаторов, могли бы в любой момент выкинуть свои компьютеры в окно, и уйти, при этом ничего не должно сломаться и оставшиеся валидаторы должны продолжать эффективно поддерживать работу сети и подключать новых валидаторов. При запуске сети, когда один валидатор в Европе, второй в Южной Америке, а третий в Азии, добиться согласованной работы нескольких десятков независимых групп и заинтересовать их в результате довольно сложно.
Валидаторы
Давайте представим себе запуск гипотетического современного блокчейна (большая часть описываемого подходит для блокчейнов на базе любого современного семейства блокчейнов: Ethereum, EOS, Polkadot, Cosmos и других, в которых предусмотрен консенсус proof-of-stake. Главными действующими лицами таких блокчейнов являются команды-валидаторы, занимающиеся установкой собственных независимых серверов, валидирующих и производящих новые блоки, и получающие награды предусмотренные сетью для тех, кто участвует в консенсусе. Для запуска новых сетей требуется несколько десятков валидаторов (столько сейчас могут более-менее эффективно достигать консенсуса за секунды), поэтому проект объявляет регистрацию, при которой валидаторы делятся публичной информацией о себе с пользователями, убеждая их в том, что собираются качественно обслуживать запускаемую сеть.
Валидаторство — бизнес, который позволяет крайне точно оценивать потенциальный доход валидатора, быстро переносить мощности между проектами, а в случае успеха выбранной им сети, валидатор может как полноценный участник DAO и ответственное лицо развивать проект, либо просто предоставлять отличный технический сервис за полностью прозрачные честно заработанные деньги. При расчете награды валидаторам проекты стараются учитывать расходы валидаторов и делать награду за блоки такой, чтобы этот бизнес был прибыльным, но при этом не давал бы валидаторам обрушить экономику завалив их деньгами и лишив их остальных пользователей сети.
Валидаторство — лишь одна из новых потенциальных IT-ролей для предпринимателей и компаний, по мере придумывания программистами все более изощренных алгоритмов, позволяющих награждать честность и наказывать обман и воровство, появляются сервисы, выполняющие функции публикации важных данных(оракулов), выполняющие надзор (слэшинг депозитов и наказание обманщиков путем публикации доказательства обмана), сервисы разрешения споров, страховок и опционов, даже garbage collection является потенциально большим рынком в системах смарт-контрактов, где необходимо платить за хранение данных.
Проблемы запуска блокчейна
Открытость блокчейна, сделавшая возможным свободное участие в работе сети компьютеров из любых стран и простота подключения к сети любого script kiddie по инструкции на GitHub не всегда является преимуществом. Погоня за новым токеном часто заставляет валидаторов “помайнить новую монетку на старте”, в надежде на рост курса и возможность быстро скинуть заработанное. Также, это означает, что вашим валидатором может быть кто угодно, даже аноним, за него можно так же голосовать, как и за других валидаторов (правда, анониму будет трудновато собрать за себя голоса стейкхолдеров, так что страшные сказки про анонимные криптовалюты оставим политикам). Тем не менее
У команды проекта есть задача — как-нибудь заполучить в свою сеть тех, кто в будущем способен обеспечить стабильную работу нод, разбирается в безопасности, умеет быстро решать проблемы, кооперироваться с другими валидаторами и действовать совместно — от этих качеств в полной мере зависит качество того самого токена, в который собрались вложить свое время и ресурсы участники сети. Адекватные фаундеры, оценивая риски, хорошо понимают, что при запуске ПО такого объема обязательно придется столкнуться с ошибками в коде, конфигурации нод, и что стабильность сети зависит от того, насколько хорошо разработчики и валидаторы совместно будут решать подобные проблемы.
Команда готова голосовать в mainnet за любых валидаторов, вот только знать бы за каких, какие хорошие? Самым большим портфолио? Его сейчас почти ни у кого нет. По профилям команды в Linkedin? Опытных девопсы или безопасники не будут вам давать никакие профили в Linkedin. По заявлениям в чате, постам и помощи другим на этапе подготовки? Хорошо, но субъективно и неточно.
Game of Validators
Я опишу игру валидаторов так, как мы проектировали ее для блокчейна DAO.Casino (DAOBet) на основе форка EOS, который называется Haya и имеет близкий механизм governance — валидаторы выбираются голосованиями с любого аккаунта, при котором часть баланса, которым голосуют за валидатора замораживается. Любой аккаунт, имеющий на балансе основной токен BET может проголосовать за выбранного валидатора любой частью своего баланса. Голоса суммируются и по итогам строится top валидаторов. В разных блокчейнах этот процесс организован по-разному, и обычно именно в этой части новый блокчейн отличается от родительского, и, надо сказать, что в нашем кейсе EOS полностью оправдывает “OS” в своем названии, мы действительно используем EOS как базовую операционную систему для разворачивания модифицированной версии блокчейна под задачи DAOBet.
Я буду описывать отдельные проблемы и то, как их можно решить в рамках игры. Представим сеть, в которой твой сервер могут открыто атаковать, где чтобы удержать позицию валидатора нужно непрерывно взаимодействовать с сетью, продвигая своего валидатора и следя за тем, чтобы он производил блоки и они вовремя доставлялись до остальных валидаторов, иначе, валидатор будет выброшен из списка.
Как выбрать top победителей?
Главное техническое требование к игре — чтобы ее результаты были публично проверяемы. Это означает, что результаты игры: TOP победителей, должен быть сформирован строго на основе данных, которые может проверить любой участник. В централизованной системе мы могли бы измерять “uptime” каждого валидатора и награждать тех, кто больше был online или пропустил через себя максимум сетевого трафика. Можно собирать данные о загрузке процессора, памяти и наградить тех, кто достойно трудился. Но любой такой сбор метрик означает существование центра сбора, да и ноды все независимые и могут вести себя как хотят и отправлять любые данные.
Поэтому естественное решение — победители должны определяться по данным из блокчейна, так как по нему можно увидеть кто из валидаторов какой блок произвел и какие транзакции в него были включены. Мы назвали это число Validator Points (VP), и их зарабатывание и есть основная цель валидаторов в игре. В нашем случае, самой простой, легко публично проверяемой и эффективной метрикой “полезности” валидатора является VP = число_произведенных_валидатором_блоков за заданный временной период.
Такой простой выбор обусловлен тем, что governance в EOS уже предусматривает множество возникающих проблем, так как EOS — наследник уже трех поколений реально работающих блокчейнов с большим опытом сложного управления сетью, и, практически любые проблемы валидатора с сетью, процессором, диском ведут лишь к одной проблеме — он подписывает меньше блоков, получает меньшую оплату за работу, что ведет нас опять же просто к числу подписываемых блоков — для EOS это отличный и простой вариант.
У других блокчейнов, способ подсчета Validator Points может отличаться, к примеру для pBFT-based консенсусов(Tendermint/Cosmos, консенсус Aura из Parity Substrate), где каждый блок должен быть подписан множеством валидаторов, имеет смысл считать отдельные подписи валидаторов, а не блоки, возможно, имеет смысл учитывать не завершенные раунды консенсуса, которые тратят ресурсы других валидаторов, в общем это сильно зависит от типа консенсуса.
Как смоделировать реальные условия эксплуатации
Задача фаундеров — проверить валидаторов в условиях, приближенным к реальности, при этом не имея никакого централизованного контроля. Эту проблему можно решить с помощью контракта-faucet-а, который раздает равные количества основного токена валидаторам и всем желающим. Для получения токенов на баланс надо сформировать транзакцию, и добиться того, чтобы сеть включила ее в блок. Таким образом, валидатору для победы необходимо постоянно пополнять свой баланс новыми токенами и голосовать за себя, продвигая себя в топе. Эта деятельность создает постоянную нагрузку на сеть, а параметры можно подобрать так, чтобы поток запросов был достаточно серьезным для полноценного теста сети. Поэтому планируйте контракт-faucet заранее, как важный инструмент для запуска сети и начинайте подбирать его параметры заранее.
Запрос токенов с faucet и голосование валидаторов все таки не до конца честно эмулирует работу БЧ, особенно в крайне нагруженных режимах. Поэтому команде блокчейна все равно так или иначе придется писать добавочные бенчмарки, позволяющие нагрузить сеть. Особую роль в этом играют специально созданные заранее смарт-контракты, позволяющие протестировать отдельную подсистему. Для тестирования storage, контракт сохраняет в блокчейн случайные данные, а для проверки сетевых ресурсов тестовый контракт требует большой объем входных данных, тем самым раздувая объем транзакций — запуская поток таких транзакций в произвольные моменты времени команда одновременно тестирует стабильность кода и стойкость валидаторов.
Отдельным вопросом стоит обновление кода нод и проведение хардфорков. Требуется, чтобы в случае появления бага, уязвимости, сговора злонамеренных валидаторов, валидаторы имели бы план действий, уже отработанный в игре валидаторов. Здесь можно придумывать схемы начисления VP за быстрое применение хардфорка, к примеру штрафуя всех валидаторов, кто еще не накатил новую версию кода ноды, но это сложно реализовать, усложняет подсчет. Сэмулировать ситуацию экстренного применения хардфорка можно искусственно “сломав” блокчейн на заданном блоке. Производство блоков останавливается, и в итоге в выигрыше окажутся те, кто раньше включится, и начнет подписывать блоки, так что VP на основе числа подписанных блоков здесь хорошо подходит.
Как информировать участников о состоянии сети и чинить ошибки
Несмотря на недоверие между валидаторами, своевременно получать актуальную информацию о состоянии сети выгодно всем, чтобы быстрее принимать решения, поэтому команда проекта поднимает сервис для сбора и визуализации множества метрик с серверов валидаторов, который позволяет увидеть ситуацию одновременно для всей сети, позволяя быстро определить, что происходит. Также, и валидаторам и проекту выгодно, чтобы команда проекта быстро исправляла найденные ошибки, поэтому помимо сбора метрик имеет смысл сразу же запустить сбор с машин валидаторов логов и данных об ошибках на машину, доступную разработчикам блокчейна. Здесь никому не выгодно искажать информацию, поэтому эти сервисы поднимаются командой проекта и им можно доверять. Имеет смысл собирать системные метрики с валидаторов, и, обязательно, самые важные метрики самого блокчейна — для DAOBet — это время финализации и отставание последнего финализируемого блока. Благодаря этому команда видит возрастание потребления памяти на нодах при запуске бенчмарка, проблемы отдельных валидаторов
Важные моменты по проведению игры валидаторов
Как оказалось, если вы желаете официально разрешить валидаторам атаковать машины друг друга (неофициально они и так могут это делать) — нужно отдельно юридически это сформулировать как тестирование безопасности, так как по законодательству некоторых стран за DDoS или сетевые атаки могут наказать. Еще важным вопросом является то, как награждать валидаторов. Естественными призами являются токены проекта, которые будут перенесены в mainnet, но массированная раздача токенов любому, кто смог запустить ноду — тоже не лучший вариант. Скорее всего вам придется балансировать между двумя крайними вариантами:
Раздать весь призовой фонд в соответствии с заработанными VP
Раздать призовой фонд top-N валидаторам по итогам игры
Какому варианту отдать предпочтение — дело ваше
Есть и еще один момент — совсем не факт, что десятки валидаторов кинутся участвовать в игре по вашему зову, а из тех, кто решит попробовать не все даже установят и запустят ноду — обычно, на этом этапе у проектов довольно скудная документация, попадаются ошибки, а работающие в цейтноте разработчики отвечают на вопросы не слишком оперативно. Поэтому, перед запусков игры надо так же предусмотреть действия, если нужно числа валидаторов не наберется. В этом случае на старте игры, недостающие валидаторы запускаются командой проекта, участвуют в консенсусе, но не могут быть победителями.
Заключение
В заключении я постарался собрать из вышеописанного список того, что нужно придумать, сделать и запустить для эффективного проведения игры валидаторов
Что нужно сделать для запуска настоящей игры валидаторов:
разработать свой блокчейн 🙂
Надо сказать, что игра валидаторов — история новая, и проводилась всего пару раз, поэтому не стоит воспринимать этот текст, как готовое руководство. Никаких аналогов в современном IT бизнесе не существует — представьте себе, что банки перед запуском системы платежей соревнуются между собой, кто лучше будет проводить транзакции клиентов. Традиционные подходы вряд ли помогут вам создавать большие децентрализованные сети, так что осваивайте новые бизнес модели, проводите свои игры, определяйте достойных, награждайте их и пусть ваши распределенные системы работают быстро и стабильно.