ブロックチェーンノードの種類に関する詳細ガイド

ブロックチェーン技術の人気は世界中で高まっています。 世界中の企業や個人がさまざまな目的でブロックチェーンを活用しています。

それが暗号通貨、IT、またはヘルスケアであるかどうかにかかわらず、ブロックチェーンはあらゆる次元でその翼を広げています。

ただし、この概念は、世界のほとんどの人々にとってまだ新しいものです。 多くの人がブロックチェーンのセキュリティと信頼性に関してまだ2つの考えを持っていますが、他の人はこの概念をもっと探求したいと思っています。

テクノロジーの学習に興味がある場合は、ブロックチェーンノードを理解することが重要です。 安全で手頃なブロックチェーンベースのソリューションを開発したいビジネスまたはブロックチェーン愛好家の場合は、ブロックチェーンノードに関する知識が役立ちます。

それでは、ブロックチェーンノードとそのタイプを詳しく理解しましょう。

ブロックチェーンとは何ですか？

ブロックチェーンは、ネットワーク内のトランザクションを格納し、資産を追跡する不変の共有元帳です。 これは、従来のデータベースに見られるように、データが行や列ではなくブロックに配置されているデータベースです。

「ブロックチェーン」という用語は、「ブロック」と「チェーン」という2つの単語から派生しています。 ブロックチェーンネットワークで検証された各トランザクションまたはレコードは、定義されたスペースを持つブロックに追加されます。 このスペースがいっぱいになると、暗号化によって前のブロックに接続または「チェーン」された次のブロックに、新しい検証済みレコードが追加されます。

ブロックチェーン技術は、身元が不明な中本聡によって2008年に発明されました。

その重要な要素は次のとおりです。

• 分散化：ブロックチェーンは、誰も所有していない分散型システムであり、許可を得た人なら誰でもアクセスできます。 これは、関連するレコードを含み、ユーザーがピアツーピアトランザクションを保存、共有、および実行できる分散型台帳であるため、分散型台帳テクノロジー（DLT）とも呼ばれます。
• 不変性：ブロックチェーン内の各レコードにはタイムスタンプが付けられ、レコードの改ざんや二重化を回避します。 レコードにエラーがある場合は、両方のレコードが表示されるように、修正を加えた新しいレコードを追加する必要があります。
• 透明性：プライベートブロックを除くほとんどのブロックチェーンはオープンソースであり、中央の権限はありません。 したがって、誰でもそのコードにアクセスして変更を提案でき、ネットワークのメンバー間の相互信頼と透明性が向上します。

ブロックチェーンテクノロジーは、銀行や金融からIT、サプライチェーン、ヘルスケアまで、さまざまな業界で使用されています。 その使用は急速に成長しており、ビデオゲーム、スマートコントラクト、ドキュメントの検証、支払いなどでこのテクノロジーを使用している企業も見ることができます。 安全で費用対効果が高く、使いやすいだけでなく、より高速で正確です。

ブロックチェーンノードとは何ですか？

ブロックチェーンノードは、IPアドレスを持ち、インターネットを介してブロックチェーンネットワークに接続されている電子デバイスです。 ノードは、ユーザーがブロックチェーンと対話できるようにする通信エンドポイントです。

ノードは、ブロックチェーンシステムの実行を可能にします。 それはすべてが起こる遊び場のようなものです。 この遊び場は、プライベート、パブリック、またはハイブリッドの複数のブロックチェーンプラットフォームで構成されています。

ブロックチェーンノードは、ブロックチェーンの要件に基づいてさまざまな機能を実行できます。 実行できる基本的なタスクのいくつかは次のとおりです。

• コミュニケーションの促進
• トランザクションの承認または拒否
• トランザクションの処理
• トランザクションの管理
• 暗号化にリンクされたブロックの保存

なぜブロックチェーンノードが必要なのですか？

ブロックチェーンテクノロジーは、データの整合性を確保し、ネットワークの信頼性を高めます。 このため、同じ元帳が複数のシステムにグローバルに分散されます。

ブロックチェーン内のデータを含むすべてのブロックは暗号化を介して後続のブロックに接続されているため、レコードまたはブロックを変更する場合は、後続のすべてのブロックを変更する必要があります。 各ブロックには前のブロックのハッシュがあるため、精度と一貫性を維持するために行われます。

したがって、ブロックチェーンネットワークが単一の場所に限定されている場合を想像してみてください。 ハッカーがブロック値を変更してネットワークを悪用することが容易になります。 これが、ブロックチェーンが世界中に分散されており、中央のハブがそれを管理していない理由です。 したがって、地方分権化の概念が実装されました。

さらに、世界中に広がるすべての接続されたシステムまたはノードは、ネットワークのデータの整合性と正確性を維持するために同じデータを共有します。 1つのシステムの元帳が変更された場合でも、この元帳を含む他のシステムは汚されないままであり、データの整合性の証明として機能します。 複数のノード間でのブロックチェーンのこのグローバルな分散は、信頼性を高めながら、攻撃や自然災害に対するネットワークの回復力も強化します。

次のブロックチェーンノードが必要です。

• アクセスの有効化：ブロックチェーンノードを使用すると、ユーザーはブロックチェーン元帳に簡単にアクセスできます。 これにより、ネットワークとシームレスに対話できるため、ネットワークで発生しているトランザクションを表示したり、トランザクションの詳細を確認したり、レコードを確認したりできます。
• ブロックチェーンの維持：ノードはブロックチェーンネットワークを維持し、その成長を支援します。 ブロックチェーン内の各データブロックは、ノードのストレージに追加されます。 次に、ノードを使用してネットワークに新しいブロックを追加し、データを同期して、元帳のコピーを維持します。 ブロックチェーンに追加するブロックを最終的に承認するには、メンバーの過半数によるコンセンサスを達成する必要があります。
• トランザクション処理：トランザクションがブロックチェーンで発生すると、そのノードに送信されます。 一部のノードは、その役割に基づいてネットワークのコンセンサスアルゴリズムに参加しますが、他のノードは記録管理を担当します。

トランザクション要求を受信すると、ノードはトランザクションを受け入れるか拒否することができます。 このデータを保存して、ネットワークのピアに送り返すことができます。 ノードは、ネットワーク内の他のノードとデータを共有して、同期を促進することもできます。

ブロックチェーンノードはどのように機能しますか？

これまでのところ、ブロックチェーンテクノロジーがデータの整合性を維持することを学びました。 しかし、実際にカーテンの後ろにあるのは、次に学ぶことです。

データの整合性を維持するには、ネットワーク内のすべての人が、各トランザクションが有効であり、不正行為を容易にする二重の記録がないことを知っている必要があります。

ネットワークを管理する中央の権限がないため、コンセンサスを達成することは、メンバーがトランザクションが有効かどうかを確認する方法です。 ネットワークノードはユーザー間でこれを実現し、ブロックチェーンの保護に役立ちます。

コンセンサスには、ブロックチェーンがデータの有効性を操作および確認するための一連のルールを含めることができます。 ブロックチェーンは膨大な数のシステムとユーザーで大きくなる可能性があるため、ブロック内の情報を検証するにはコンセンサスアルゴリズムが必要です。 プルーフオブワーク（PoW）とプルーフオブステーク（PoS）は、ネットワークルールを適用し、トランザクションを検証するためにノード（フルノード）に依存する一般的なコンセンサスアルゴリズムです。

例：ビットコインはPoWアルゴリズムを使用します。 誰でもビットコインブロックチェーンをダウンロードしてブロックを検証することができます。 これにより、ネットワークを分散化してセキュリティを強化できます。 このブロックチェーンでは、誰でも安定したインターネット接続と適切なハードウェアでビットコインノードを実行できます。

ブロックチェーンノードの種類

さまざまな機能を提供するさまざまなタイプのノードがあります。 ブロックチェーンネットワークと対話するユーザーでさえ、ノードと呼ぶことができます。 ただし、ブロックチェーンネットワーク内のすべてのデバイスがノードであり、同じ機能を実行するわけではありません。

ブロックチェーンネットワーク内のノードは、その役割とブロックチェーンの要件に応じて分類されます。 たとえば、あるノードを使用してトランザクションレコードを維持し、他のノードはこのタスクを実行しない場合があります。

ブロックチェーンには、ユーザー、クライアント、サービスプロバイダーなどのさまざまなノードを含めることができます。

さまざまなタイプのブロックチェーンノードを見てみましょう。

＃1。 フルノード

フルノードは、ブロックチェーンネットワークでトランザクションレコード全体を維持する責任があります。 これらは、データが保存および維持されるブロックチェーンのサーバーと見なされます。

フルノードが分類できるブロックチェーンには、いくつかのガバナンスモデルがあります。 ブロックチェーンに改善を加える必要がある場合は、フルノードの大部分でブロックチェーンの準備ができている必要があります。 したがって、ブロックチェーンに変更を加えるために、フルノードに投票権が与えられていると結論付けることができます。

ただし、フルノードの大部分が変更に同意した後でも変更が実装されていない場合にも、特定のシナリオが発生する可能性があります。 これは、大きな決定を下さなければならないときに発生する可能性があります。

たとえば、フルノードの約52％が変更に同意しますが、48％は同意しません（これは十分に近い数です）。 このような場合、ブロックチェーンが半分に分割され、アクションに下位互換性がないハード暗号通貨フォークが発生する可能性があります。 これが発生すると、新しく作成されたブロックチェーンは、フルノードの大部分によって提案された変更に基づいて機能しますが、古いブロックチェーンは以前と同じように機能し続けます。

フルノードには次の2つのタイプがあります。

剪定されたフルノード

プルーニングされたノードには、データを格納するための特定のメモリ容量が与えられます。 これは、任意の数のブロックを追加できることを意味しますが、完全なノードは限られた数のボックしか格納できません。

元帳を維持するために、プルーニングされたノードは、指定された制限に達するまでブロックをダウンロードし続けることができます。 制限に達すると、ノードはブロックチェーンのサイズを維持するために、最も古いブロックの削除と新しいブロック用のスペースの作成を開始します。 それでも、古いブロックのシーケンスとメタデータはブロックチェーンに記録されており、ブロックチェーンのテクノロジーの主要な原則に準拠しているため、古いブロックは完全には削除されません。

アーカイブフルノード

このタイプのフルノードは、一般的にブロックチェーンネットワークで見られます。 アーカイブフルノードは完全なブロックチェーンを維持し、メモリ容量の点でプルーニングされたフルノードとは異なります。 これらのノードにはさまざまなタイプがあります。

• マイナーノード：レコードを検証するために、高度な計算と複雑な数学関数の解決のために特定のノードが必要です。 これには大量の計算能力が必要であり、その過程で大量のエネルギーを消費します。 マイナーノードは、プルーフオブワークなどのコンセンサスアルゴリズムを含むマイニングプロセスに最適です。
• 権限ノード：システム内のブロックチェーンデータを同期することで、誰でもパブリックブロックチェーンのメンバーまたはノードになることができます。 ただし、場合によっては、ブロックチェーンを管理し、データを保護する必要があります。 ここで、権限ノードが機能します。 これらは、ブロックチェーンネットワークに参加したい他のノードを承認するために使用されます。 また、特定のデータチャネルにアクセスする場合は、他のノードのアクセス許可を定義することもできます。
• マスターノード：ネットワークに新しいブロックを追加する権限のない完全なノードです。 これらは、元帳の保守とトランザクションの検証に使用されます。
• ステーキングノード：これらのノードは、ブロックチェーンネットワーク内のトランザクションを検証し、コンセンサスアルゴリズムの維持を担当します。 有名なアルゴリズムであるプルーフオブステーク（PoS）では、ステーキングノードを使用してお金を賭けたり投資したりしてトランザクションを検証します。 彼らが取引の検証に成功した場合、彼らは見返りにいくつかの報酬を受け取ります。

ステーキングノードは、ブロックチェーンネットワークで費やされた時間などの定義されたルールに基づいて選択されます。 これらのフルノードは、重い計算能力を必要としません。

＃2。 ライトノード

ライトノードは、データを保存し、日常のタスクを容易にしたり、より高速なトランザクションを可能にするために必要な情報のみを提供するために使用されます。 これらのノードは、Simplified Payment Verification（SPV）ノードとも呼ばれます。 これらのノードはブロックを検証しません。 代わりに、ブロックのヘッダーを格納するだけです。

＃3。 スーパーノード

スーパーノードは、特定の特別なタスクを実行するために使用され、一部のブロックチェーンに実装されます。 ブロックチェーンのルールを設定または維持したり、プロトコルの変更を実装したりするために使用できます。

＃4。 照明ノード

ライティングノードは、ユーザーとの個人を構築し、すべてのトランザクションをメインブロックチェーンにプッシュします。 これにより、ネットワークの負荷が軽減されるため、トランザクションに伴うコストを削減しながら、瞬時のトランザクションが容易になります。

これらのタイプのノードは、トランザクションを遅らせるブロックチェーンネットワークの輻輳の問題を解決するために作成されました。

よくある質問

結論

ブロックチェーンノードとそのタイプに関する知識は、費用効果が高く、安全で、より高速なアプリケーションを作成して、顧客の問題点を解決するのに役立ちます。 したがって、ブロックチェーンテクノロジーを探求したい企業または個人の場合、この記事はブロックチェーンノードとその重要性を理解するのに役立ちます。