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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。

暗号通貨、IT、ヘルスケアなど、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。

しかし、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。ブロックチェーンのセキュリティと信頼性に関して多くの人がまだ両思いですが、その概念をもっと探求したいと考えている人もいます。

この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。あなたが安全で手頃な価格の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と考えているビジネスまたはブロックチェーン愛好家であれば、ブロックチェーンノードに関する知識が役に立ちます。

それでは、ブロックチェーンノードとその種類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保存し、資産を追跡する不変の共有台帳です。これは、従来のデータベースに見られるような行と列ではなく、データがブロックに配置されたデータベースです。

「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 ネットワーク内の検証されたトランザクションまたはレコードはそれぞれ、定義されたスペースを持つブロックに追加されます。このスペースが埋まると、新しい検証済みレコードが次のブロックに追加され、暗号化によって前のブロックに接続または「チェーン」されます。

ブロックチェーン技術は2008年に正体不明のサトシ・ナカモトによって発明されました。

その主要な要素は次のとおりです。

  • 分散化: ブロックチェーンは分散化されたシステムであり、一人の人間が所有することはなく、許可を得れば誰でもアクセスできます。これは、関連レコードを含む分散台帳であり、ユーザーがピアツーピア トランザクションを保存、共有、実行できるようにするため、分散台帳テクノロジー (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、改ざんや二重レコードを避けるためにタイムスタンプが付けられます。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チェーン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、中央権威はありません。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るため、ネットワークのメンバー間の相互信頼と透明性が高まります。

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、ヘルスケアに至るまで、さまざまな業界で使用されています。その使用量は急速に増加しており、ビデオゲーム、スマートコントラクト、文書検証、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られます。安全でコスト効率が高く、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 アドレスを持つ電子デバイスであり、インターネット経由でブロックチェーン ネットワークに接続されます。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。

ノードにより、ブロックチェーン システムの実行が可能になります。そこは、あらゆることが起こる遊び場のようなものです。このプレイグラウンドは、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には次のようなものがあります。

  • 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
  • 暗号と連携したブロックの保存

なぜブロックチェーンノードが必要なのでしょうか?

ブロックチェーン技術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間で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したい場合は、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含まれるため、精度と一貫性を維持するために行われます。

そこで、ブロックチェーン ネットワークが 1 つの場所に限定されている場合を想像してください。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それを管理する中央ハブなしで世界中に分散している理由です。したがって、分散化の概念が実装されました。

さらに、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、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が同じデータを共有します。 1 つのシステムの台帳が変更された場合でも、この台帳を含む他のシステムは汚されずに残り、データの整合性の証拠として機能します。複数のノード間でブロックチェーンをグローバルに分散することにより、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されます。

次の目的でブロックチェーン 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台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ようになり、ネットワーク内で発生す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、記録を確認したりすることができます。
  • 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、ノードを使用して新しいブロックをネットワークに追加し、台帳のコピーを維持しながらデータを同期します。ブロックチェーンにブロックを追加することを最終的に承認するには、メンバーの過半数による合意が得られる必要があります。
  • トランザクション処理: ブロックチェーン内でトランザクションが発生すると、トランザクションは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、他のノードは記録保持を担当します。

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、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、ブロックチェーン技術がデータの整合性を維持していることがわかりました。しかし、実際にカーテンの後ろで行われていることは、次に私たちが学ぶことになります。

データの整合性を維持するには、ネットワーク内の全員が、各トランザクションが有効であり、不正行為を助長する二重記録がないことを認識する必要があります。

ネットワークを管理する中央機関が存在しないため、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には、合意を得ることが必要です。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安全性を確保します。

コンセンサスには、ブロックチェーンを動作させ、データの有効性を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を含む大規模に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。 Proof of Work (PoW) と Proof of Stake (PoS) は、ノード (フル ノード) に依存してネットワーク 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、ネットワークの分散化が可能になり、セキュリティが向上します。このブロックチェーンでは、安定したインターネット接続と適切なハードウェアがあれば、誰でもビットコイン 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も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、他のノードがこのタスクを実行しない場合でも、あるノードを使用してトランザクション レコードを維持できます。

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異なるノードを含めることができます。

さまざまな種類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内のトランザクション記録全体を維持する責任を負います。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みなされます。

フルノードが適用できるブロックチェーンのガバナンス モデルはいくつかあります。ブロックチェーンに何らかの改善を加える場合は、フルノードの大部分がそれに対応できるようにしておく必要があります。したがって、ブロックチェーンに変更を加えるために、完全なノードには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、フルノードの大多数が変更に同意した後でも変更が実装されない場合、特定のシナリオが発生する可能性もあります。大きな決断をしなければならないときに起こる可能性があります。

たとえば、フル ノードの約 52% は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字です)。このような場合、ブロックチェーンが半分に分割されるハード暗号通貨フォークが発生する可能性があり、そのアクションには下位互換性がありません。これが起こると、新しく作成されたブロックチェーンは大部分のフルノード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様に機能し続けます。

フル ノードには 2 つのタイプがあります。

プルーニングされた完全なノード

プルーニングされたノードには、データを保存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が、完全なノードには限られた数のブロックしか格納できないことを意味します。

レジャーを維持するために、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のダウンロードを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を削除し、新しいブロックのためのスペースを作り始めます。それにもかかわらず、ブロックチェーン技術の重要な原則に従って、古いブロックのシーケンスとメタデータが依然としてブロックチェーンに記録されるため、古いブロックが完全に削除されるわけではありません。

アーカイブフルノード

このタイプのフル ノードは、ブロックチェーン ネットワークでよく見られます。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を行うには、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となり、そのプロセスで大量のエネルギーが消費されます。マイナー ノードは、Proof of Work 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登場します。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。特定のデータ チャネルにアクセスしたい場合は、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を持たない完全なノードです。これらは台帳を維持し、取引を検証するために使用されます。
  • 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 アルゴリズムを維持する責任を負います。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 ノードを使用して資金をステーキングまたは投資し、トランザクションを検証します。トランザクションの検証に成功すると、見返りとして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、定義されたルールに基づいて選択されます。これらの完全なノードには大量の計算能力は必要ありません。

#2.ライトノード

ライト ノードはデータを保存し、日常業務を容易にしたり、より高速なトランザクションを可能にしたり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保存するだけです。

#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ています。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.ライティングノード

ライティング ノードはユーザーと個人を構築し、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、ネットワーク上の負荷が軽減されるため、トランザクションにかかるコストが削減されながら、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延させるブロックチェーン ネットワークの混雑の問題を解決するために作成されました。

よくある質問

フルノードをセットアップするにはどうすればよいですか?

回答:フルノードをセットアップするには、次の手順を実行する必要があります。
1. ビットコイン、イーサリアムなどのブロックチェーン ネットワークを選択します。
2. 選択したブロックチェーンを実行するために必要なソフトウェアとハ​​ードウェアを入手します。ネット上で情報を見つけることができます。必要なハードウェアには、Raspberry Pi などの小規模なシステムが含まれる場合があります。
3. すべてのハードウェアとソフトウェアを構成します。

フルノードを実行するにはどうすればよいですか?

回答:フルノードを実行する手順は次のとおりです。
1. Google Cloud、アマゾン ウェブ サービス (AWS)、DigitalOcean などのクラウドベースのサービスでノードをホストします。
2. 十分な RAM とストレージ容量を備えたデバイス上でノードを実行します。
3. 「node-in-a-box」ソリューションを構築したり、専用のソリューションを使用したりすることもできます。
4. ノードの監視と保守を継続して、ノードが適切に動作し、安全であることを確認します。

ブロックチェーンノードのホスティングは利益をもたらしますか?

回答:はい、ブロックチェーン ネットワークでノードをホストすることで利益を得ることができます。ただし、ホストするために選択したノードのタイプによって異なります。
ステーキングノードをホストすると利益が得られる可能性があります。それはあなたの不労所得の源になる可能性があります。投資すればするほど、利益も増えます。
マスターノードをホストすることを選択した場合は、提供するサービスに対して収益を得ることができます。ただし、マスターノードへの初期投資が必要になります。

マシンが実行できるノードの数は何ですか?

回答:マシン上で実行できるノードの数は、そのハードウェアの機能によって異なります。マシン内で一度に実行できるのは、ウォレット インスタンス 1 つだけです。ただし、仮想マシンを使用すると増やすことができます。また、仮想プライベート サーバー (VPS) を使用する場合は、利用可能なサーバー リソース制限の 80 ~ 85% を超えないようにしてください。そうしないと、サービスプロバイダーによって制限または制限される可能性があります。

結論

ブロックチェーン ノードとその種類に関する知識は、顧客の問題点を解決する、コスト効率が高く、安全で、高速なアプリケーションを作成するのに役立ちます。したがって、ブロックチェーン テクノロジーを検討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。

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