Nodi trong chuỗi khối: cách chúng định hình thế giới tiền điện tử

Nếu bạn sử dụng ví tiền điện tử hoặc giao dịch trên sàn giao dịch, có thể bạn chưa nghĩ đến việc có một mạng máy tính toàn cầu khổng lồ hoạt động không ngừng phía sau hậu trường. Chính những máy tính đó – các nút – là những thứ làm cho cả thế giới này trở thành hiện thực. Và nếu bạn muốn thực sự hiểu cách thức hoạt động của tiền điện tử, bạn chắc chắn nên tìm hiểu về chúng.

Các nút thực sự làm gì trong blockchain?

Nói một cách đơn giản, nút là một máy tính hoặc máy chủ được kết nối với mạng blockchain. Nhiệm vụ của nó: lưu trữ một bản sao của toàn bộ blockchain (hoặc một phần của nó), xác minh các giao dịch và truyền tải thông tin cho các nút khác trong mạng. Không có những “nút liên kết” này, blockchain đơn giản là không thể tồn tại.

Khi bạn gửi tiền điện tử cho ai đó, thông tin đó không được gửi đến một máy chủ trung tâm nào cả. Thay vào đó, nó được lan truyền qua hàng nghìn nút trên khắp thế giới, mỗi nút xác minh rằng giao dịch là hợp pháp: liệu bạn có thực sự sở hữu những đồng tiền đó hay không, liệu chữ ký số có chính xác hay không. Nếu hầu hết các nút đều đồng ý – giao dịch được tiến hành.

Nghe có vẻ phức tạp? Đó là vì nó thực sự phức tạp. Nhưng ý nghĩa thì đơn giản: không có nút thì không có blockchain, không có blockchain thì không có tiền điện tử.

Các nút xác minh giao dịch của bạn như thế nào?

Hãy tưởng tượng giao dịch của bạn là một tờ giấy có thông tin. Thay vì trao nó cho một người, bạn cho tất cả những người có mặt xem. Mỗi người đều xác minh: cái chữ có phải là bản gốc không? người gửi có tiền không? mọi thứ có được tính toán chính xác không?

Chính xác là cách các nút hoạt động:

1. Xác minh tính chính xác. Khi một giao dịch mới đặt chân vào mạng, các nút kiểm tra xem mọi thứ có tuân thủ các quy tắc giao thức hay không.
2. Truyền tải thông tin. Nếu giao dịch là hợp lệ, nút sẽ truyền tải nó cho những “hàng xóm” của nó – các nút khác.
3. Tập hợp các khối. Các công nhân khai thác (các nút đặc biệt trong các mạng Proof of Work) thu thập các giao dịch được xác minh thành các khối.
4. Thêm vào chuỗi. Khi khối mới được tạo, tất cả các nút đều xác minh nó một lần nữa và thêm nó vào bản sao blockchain của riêng chúng.
5. Lưu trữ lịch sử. Tất cả thông tin này vẫn nằm trên các nút mãi mãi, tạo ra một bản ghi không thay đổi.

Nếu không có quá trình này, hệ thống tiền điện tử sẽ sụp đổ trong vài giây. Ai đó có thể đơn giản là tuyên bố những đồng tiền của người khác là của họ, hoặc tuyên bố cùng một đồng tiền hai lần. Các nút không cho phép điều này.

Các loại nút nào tồn tại?

Các nút đầy đủ: “tôi biết tất cả, tôi kiểm tra tất cả”

Nút đầy đủ là một máy tính thông thường đã tải xuống toàn bộ blockchain. Đối với Bitcoin, đó là khoảng 500 GB dữ liệu (tính đến năm 2024). Đối với Ethereum còn nhiều hơn.

Nút đầy đủ mang lại cho bạn những gì:

• Độc lập tuyệt đối – bạn không tin tưởng ai, bạn tự kiểm tra mọi thứ
• Quyền riêng tư tối đa – tất cả các giao dịch của bạn được xác minh cục bộ
• Vai trò lớn trong mạng – càng nhiều nút đầy đủ, blockchain càng phân tán

Nhưng nó lấy đi từ bạn những gì:

• Rất nhiều dung lượng đĩa
• Thời gian để đồng bộ hóa lần đầu (có thể mất vài ngày)
• Điện năng
• Kiên nhẫn với hoạt động chậm ở giai đoạn đầu

Bạn có thể khởi chạy nút đầy đủ bằng cách sử dụng Bitcoin Core (cho Bitcoin) hoặc Geth/Parity (cho Ethereum).

Các nút nhẹ: “tôi chỉ muốn sử dụng”

Nút nhẹ giống như ví của người đăng ký chứ không phải là một văn phòng trung tâm. Nó không tải xuống toàn bộ blockchain, chỉ tiêu đề khối và thông tin về các giao dịch mà quan tâm.

Ưu điểm:

• Hoạt động ngay cả trên điện thoại thông minh và máy tính bảng
• Bắt đầu nhanh chóng
• Tiêu thụ ít điện năng

Nhược điểm:

• Tin tưởng vào các nút đầy đủ
• Bảo mật thấp hơn (về mặt lý thuyết)
• Đóng góp ít hơn cho sự phân tán

Các nút nhẹ sử dụng công nghệ SPV (Simplified Payment Verification) – chúng yêu cầu từ các nút khác bằng chứng rằng giao dịch của bạn thực sự nằm trong blockchain, nhưng không tải xuống toàn bộ khối. Ví dụ: Electrum (Bitcoin), MetaMask (Ethereum), Trust Wallet.

Các nút khai thác: “tôi tìm kiếm các khối mới”

Đây là các nút đầy đủ, nhưng siêu hoạt động. Họ không chỉ xác minh các giao dịch, họ còn cạnh tranh để giải quyết các bài toán toán học phức tạp. Người đầu tiên giải quyết nó sẽ tạo khối mới và nhận được phần thưởng.

Những gì cần thiết để khai thác:

• Thiết bị mạnh mẽ (ASIC cho Bitcoin, GPU cho các đồng tiền khác)
• Rất nhiều năng lượng (chi phí lớn)
• Khả năng chịu đựng chủ nghĩa tư bản (thời gian hoàn vốn dài)

Ở Bitcoin, một người bình thường không thể khai thác – thay vào đó, mọi người tập hợp lại thành các nhóm khai thác, nơi họ chia sẻ phần thưởng.

Các nhà sinh thái học chỉ trích Bitcoin vì nhu cầu năng lượng này, dẫn đến sự phát triển của Proof of Stake (thay vì Proof of Work). Trong PoS, các nút chọn những “người tạo” khối mới dựa trên lượng tiền điện tử mà họ đã đặt cọc làm bảo đảm. Điện năng không còn là vấn đề chính.

Các nút được kết nối với nhau như thế nào?

Hãy tưởng tượng mạng là một mạng nhện. Mỗi nút được kết nối với vài nút khác (ở Bitcoin, thường là 8-125 kết nối hoạt động cho mỗi nút). Khi một nút mới tham gia mạng, trước tiên nó tìm kiếm “seed nodes” – các nút cơ bản giúp các nút mới tham gia.

Sau đó, quá trình đồng bộ hóa diễn ra. Nút mới yêu cầu từ những nút khác: “Cho tôi toàn bộ blockchain”. Đối với nút đầy đủ, điều này có thể mất hàng ngày. Đối với nút nhẹ – hàng giờ.

Khi quá trình đồng bộ hóa hoàn tất, nút mỗi giây nhận được thông tin về các giao dịch và khối mới. Nếu nó nghi ngờ rằng một nút khác nói dối – nó đơn giản là không tin.

Đây là sự phân tán ở dạng thuần khiết nhất. Không có máy chủ trung tâm mà tất cả bị phục tùng. Chỉ có mạng các nút, nơi chúng thực hiện chức năng là một thẩm phán.

Các nút như là bảo đảm bảo mật và sự phân tán

Tại sao các nút lại quan trọng với bảo mật?

Thứ nhất, phân phối. Nếu có 10.000 bản sao dữ liệu ở 10.000 nơi khác nhau trên thế giới, không thể tấn công chúng được. Để phá hủy thông tin, bạn cần tắt tất cả 10.000 nút cùng một lúc.

Thứ hai, xác minh độc lập. Mỗi nút tự xác minh dữ liệu, không tin tưởng bất cứ ai. Điều này có nghĩa là một nút không trung thực (hoặc thậm chí cả một trăm nút) không thể bù đắp những nút khác một điều dối trá.

Thứ ba, phân tán địa lý. Các nút nằm trên tất cả các lục địa, trong các khu vực tư pháp khác nhau. Kiểm duyệt của một quốc gia sẽ không ảnh hưởng đến mạng.

Thứ tư, tính cởi mở. Bất cứ ai cũng có thể chạy một nút. Không có “cho phép” hay “đăng ký”. Điều này bảo vệ chống lại việc độc quyền.

Tất cả những điều này cùng nhau làm cho blockchain khó khăn để tấn công, lật đổ hay thay đổi.

Làm thế nào sự đồng thuận hoạt động nhờ các nút?

Sự đồng thuận là khoảnh khắc khi tất cả các nút đều đồng ý rằng blockchain là chính xác. Có một số cách để đạt được thỏa thuận như vậy:

Proof of Work (Bitcoin, Litecoin): Các nút tham gia vào cuộc đua – cái nào giải quyết bài toán nhanh hơn, nó sẽ tạo khối mới. Các nút khác xác minh giải pháp. Nếu mọi thứ đúng – chúng chấp nhận khối.

Proof of Stake (Ethereum 2.0, Cardano): Các nút chọn những “người tạo” khối dựa trên lượng tiền điện tử mà họ đã “staked” (khóa làm bảo đảm). Nếu người tạo nói dối – họ mất bảo đảm. Mọi thứ rất đơn giản: sự trung thực được thưởng.

Trong cả hai trường hợp, các nút là nền tảng của sự đồng thuận. Không có nút thì không có thỏa thuận, không có thỏa thuận thì không có blockchain hợp lệ.

Cách chọn loại nút cho bạn?

Nếu bạn là người mới trong tiền điện tử, bạn cần một nút nhẹ – cài đặt ví như MetaMask, và bạn đã sử dụng một nút nhẹ.

Nếu bạn serioulsy tham gia vào tiền điện tử và muốn bảo mật tối đa – chạy một nút đầy đủ. Đúng, nó cần thời gian và tài nguyên. Nhưng bạn sẽ biết 100% rằng không ai nói dối với bạn.

Nếu bạn có thiết bị mạnh mẽ ở nhà và tốc độ internet cao, hãy cân nhắc một nút lưu trữ – nó lưu trữ toàn bộ lịch sử trạng thái của mỗi địa chỉ. Điều này có giá trị cho các nhà phân tích và nhà phát triển.

Nếu bạn có vốn lớn và muốn thu nhập thụ động, hãy xem xét masternodes trong các dự án như Dash. Chúng cần đầu tư ban đầu (bảo đảm trong tiền điện tử), nhưng sau đó tạo ra phần thưởng cho sự tham gia vào mạng.

Kết luận: các nút là nền tảng của tiền điện tử

Các nút không phải là một cái gì đó kỳ quặc của những người yêu công nghệ cứng đầu. Đây là nền tảng mà trên đó toàn bộ thế giới tiền điện tử được xây dựng. Bitcoin, Ethereum, Solana, Cardano – tất cả chúng đều phụ thuộc vào các nút.

Càng nhiều người chạy các nút, blockchain càng phân tán, nó được bảo vệ tốt hơn, càng khó tấn công nó. Đây không chỉ là một chi tiết kỹ thuật – đây là triết học của tiền điện tử, là sức mạnh của nó so với các hệ thống truyền thống.

Nếu bạn muốn thực sự sử dụng tiền điện tử chứ không chỉ đơn giản là suy đoán, hãy hiểu các nút. Chúng sẽ không làm bạn thất vọng.