ブロックチェーンノードとは何ですか？運用原則に関する一般的な科学

ブロックチェーンノードの基本を理解する

ブロックチェーンノードは、基本的に、トランザクションデータの検証と保存に参加するブロックチェーンネットワークに接続されたコンピューターです。各ノードは、ブロックチェーンの完全性、透明性、および分散化を維持する上で重要な役割を果たします。単一の当局がデータを制御する従来の集中システムとは異なり、ブロックチェーンノードは、分散元帳を介したトランザクションの正確性を集合的に保証します。

分散環境では、ノードは個々のバリデーターとして機能し、それぞれがブロックチェーン全体のコピーを保持しています。この冗長性により、一部のノードが故障したり動作したりしても、システムは堅牢で安全なままであることが保証されます。ノードは、ピアツーピアプロトコルを使用して互いに通信し、どのトランザクションが有効で次のブロックに追加されるかについてのコンセンサスを確保します。

さまざまな種類のブロックチェーンノード

ブロックチェーンネットワークは通常、さまざまなタイプのノードを備えており、それぞれがその機能と責任に応じて一意の機能を提供します。

• 完全なノード：これらのノードは、ブロックチェーンの完全な履歴を保存し、すべてのトランザクションを独立して検証します。彼らは、他のノードに依存せずにネットワークのルールを実施する上で重要な役割を果たします。
• Lightweight（SPV）ノード：簡略化された支払い確認（SPV）ノードは、ブロックチェーン全体をダウンロードしません。代わりに、ブロックのヘッダーに依存してトランザクションを確認し、ストレージまたは処理能力が限られているデバイスに適しています。
• マイニングノード：マイナーとも呼ばれるこれらのノードは、複雑な暗号化パズルを解くことにより、新しいブロックを作成する責任があります。多くの場合、完全なノードソフトウェアを実行して、マイニング前にトランザクションの有効性を確保します。
• ステーキングノード：Proof-of-Stake（POS）ブロックチェーンでは、ステーキングノードは、保持し、担保としてロックアップするコインの数に基づいてブロック検証に参加します。これらのノードは、コンセンサスを維持し、ネットワークを保護するのに役立ちます。
• 権限ノード：プライベートまたは許可されたブロックチェーンで見つかった権限ノードには、特別な特権があり、中央組織またはコンソーシアムによって制御される場合があります。

各タイプは、ブロックチェーンエコシステムの全体的な機能とセキュリティに異なる貢献をします。

ノードはどのようにコンセンサスに到達しますか？

コンセンサスメカニズムは、ノードがブロックチェーンの状態で相互作用し、合意する方法の基本です。一般的なコンセンサスアルゴリズムは次のとおりです。

• 作業証明（POW） ：BitcoinとEthereum（Ethereum 2.0アップグレードの前）で使用されるこの方法では、計算集中パズルを解決するためのノード（マイナー）が必要です。パズルを解決した最初の鉱山労働者は、検証のためにネットワークのソリューションをブロードキャストします。
• Sport of Stake（POS） ：Ethereum 2.0やCardanoなどのPOSベースのネットワークでは、ノードが選択され、暗号通貨の量に基づいて新しいブロックを作成することが選択されます。これにより、POWと比較してエネルギー消費が削減されます。
• 委任された証明のステーク（DPOS） ：トークン保有者がトランザクションを検証し、ネットワークを維持する少数の代表者に投票するPOSのバリエーション。
• ビザンチンフォールトトレランス（BFT） ：プライベートまたはコンソーシアムのブロックチェーンで一般的なBFTでは、一部のノードが悪意を持って失敗したり行動したりしても、ノードが合意に達することができます。

使用されたメカニズムに関係なく、目標は同じままです。すべてのノードが、中央エンティティへの信頼を必要とせずにすべてのノードが真実の単一バージョンに同意するようにします。

トランザクション検証におけるノードの役割

ユーザーがブロックチェーントランザクションを開始すると、ネットワークにブロードキャストされ、ノードによってピックアップされます。これらのノードは、トランザクションを受け入れるか拒否する前にいくつかのチェックを実行します。

• デジタル署名検証：各トランザクションは、送信者の秘密鍵で署名する必要があります。ノードは、署名を確認して、トランザクションが正当な所有者から来ることを確認します。
• バランスチェック：ノードは、送信者がトランザクションを完了するのに十分な資金があることを確認します。
• 二重支出検出：ノードは、以前に記録されたものに対するトランザクションを相互参照して、二重支出の試みを防ぎます。
• スマートコントラクトの実行：Ethereumなどのプラットフォームでは、ノードもトランザクションに関連するスマートコントラクトを実行して結果を決定します。

検証されたら、トランザクションは他のものとグループ化され、候補ブロックにグループ化されます。その後、鉱山労働者またはバリデーターは、このブロックをブロックチェーンに追加するために競合するか、選択されます。追加が成功すると、すべてのノードがブロックチェーンのローカルコピーをそれに応じて更新します。

独自のブロックチェーンノードをセットアップします

独自のブロックチェーンノードを実行することは、特に分散型ネットワークがどのように動作するかを理解することに興味がある人にとっては、やりがいのある体験になる可能性があります。基本的なフルノードを設定するための段階的なガイドを次に示します。

• ブロックチェーンを選択します。サポートするブロックチェーンを決定します。たとえば、Bitcoin、イーサリアム、またはlitecoin。
• ハードウェアの準備：マシンが最小要件を満たしていることを確認してください。たとえば、Bitcoinフルノードを実行するには、少なくとも600GBのディスクスペースと安定したインターネット接続が必要です。
• ソフトウェアをダウンロード：ブロックチェーンのWebサイトから公式ノードソフトウェアを取得します。 Bitcoinの場合、これはBitcoinコアになります。
• インストールと構成：オペレーティングシステムに固有のインストール手順に従ってください。一部の構成には、ファイアウォール設定の調整やポート転送の有効化などがあります。
• ブロックチェーンの同期：インストール後、ノードはブロックチェーン全体のダウンロードと検証を開始します。このプロセスは、ハードウェアと帯域幅に応じて、数時間から数日かかる場合があります。
• ノードを維持する：ソフトウェアを更新し、パフォーマンスを定期的に監視します。ノードを実行すると、ネットワークが強化され、トランザクションをより強く制御できます。

このプロセスは、ブロックチェーンによってわずかに異なりますが、コア原則はさまざまなプラットフォーム間で一貫しています。

よくある質問（FAQ）

Q1：ブロックチェーンノードを実行してお金を稼ぐことはできますか？通常のフルノードを実行しても収入は直接生成されませんが、特定のブロックチェーンはステーキングまたはガバナンスの参加を通じてノードオペレーターに報酬を与えます。ただし、これは通常、標準の完全なノードではなく、バリデーターノードに適用されます。

Q2：ノードを実行すると危険ですか？ステーキングやマイニングに参加していない限り、最小限の財政的リスクがあります。法的な観点から、暗号通貨の運用に関する現地の規制の遵守を確保してください。

Q3：フルノードにはどのくらいのストレージスペースが必要ですか？必要なストレージは、ブロックチェーンに依存します。最近のデータの時点では、Bitcoinフルノードには約600GBが必要ですが、イーサリアムノードには1TB以上のストレージスペースが必要になる場合があります。これらの数字は時間とともに成長します。

Q4：モバイルデバイスでノードを実行できますか？通常、モバイルデバイスには、完全なノードを実行するために必要なストレージと処理能力がありません。ただし、モバイルウォレットには軽量のSPVノードが利用でき、ブロックチェーン全体を保存せずにユーザーがネットワークと対話できます。