ノードはブロックチェーンデータをどのように保存しますか？どのような保管スペースが必要ですか？

ブロックチェーンノードとデータストレージの紹介

ブロックチェーンノードは、分散ネットワークの重要なコンポーネントです。ブロックチェーンの完全性を維持および検証する上で重要な役割を果たします。ノードは、トランザクション、ブロック、およびその他の関連情報を含むブロックチェーンデータを保存します。ノードがこのデータと必要なストレージスペースをどのように保存するかを理解することは、ノードの実行やブロックチェーンテクノロジーの技術的側面の探索に関心のある人にとって不可欠です。

ブロックチェーンノードの種類

さまざまな種類のブロックチェーンノードがあり、それぞれ異なる機能とストレージ要件を備えています。主なタイプには次のものがあります。

• 完全なノード：これらのノードはブロックチェーン全体を保存し、すべてのトランザクションとブロックを検証します。彼らは最も保管スペースを必要とします。
• ライトノード：SPV（単純化された支払い確認）ノードとも呼ばれ、ブロックヘッダーのみを保存し、トランザクション検証のために完全なノードに依存しています。必要なストレージスペースが大幅に少なくなります。
• アーカイブノード：これらは、ブロックチェーンの現在の状態だけでなく、すべての歴史的状態も保存する完全なノードの一種です。彼らは最高のストレージ要件を持っています。
• プルーニングノード：これらのノードは完全なノードとして開始されますが、古いデータを削除してスペースを節約し、最新のブロックとトランザクションのみを維持できます。

ノードがブロックチェーンデータを保存する方法

完全なノードは、すべてのブロックとトランザクションの完全なコピーを維持することにより、ブロックチェーン全体を保存します。各ブロックには、トランザクションのリスト、タイムスタンプ、および前のブロック（前のブロックのハッシュ）への参照が含まれています。この構造はブロックのチェーンを形成するため、「ブロックチェーン」という名前です。データは通常、データベースに保存され、各ブロックとトランザクションは迅速なアクセスと検証のためにインデックスが付けられています。

ライトノードは、ブロックハッシュ、前のブロックハッシュ、マークルルート（ブロック内のすべてのトランザクションのハッシュ）、タイムスタンプなどの重要な情報を含むブロックヘッダーのみを保存します。ライトノードは完全なトランザクションデータを保存しませんが、必要に応じて完全なノードから追加情報を要求することにより、トランザクションを検証できます。

アーカイブノードは、ブロックチェーンの現在の状態だけでなく、すべての歴史的状態も保存します。これは、ブロックチェーンに記録されたすべてのブロックとトランザクションのすべてのバージョンを保持することを意味します。この包括的なストレージにより、詳細な履歴分析が可能になりますが、完全なノードよりもはるかに多くのストレージスペースが必要です。

剪定されたノードは、最初に完全なノードのようなブロックチェーン全体を保存します。ただし、最新のブロックとトランザクションのみを維持して、特定の期間後に古いデータを削除するように構成できます。この剪定プロセスは、ノードが新しいトランザクションとブロックを検証できるようにしながら、必要なストレージスペースを削減します。

さまざまなノードタイプのストレージスペース要件

ノードに必要なストレージスペースは、ノードのタイプとそれが一部のブロックチェーンに依存します。さまざまなタイプのノードのストレージ要件の内訳は次のとおりです。

• 完全なノード：完全なノードに必要なストレージスペースは、ブロックチェーンによって大きく異なる場合があります。たとえば、Bitcoinブロックチェーンには、2023年初頭の時点で約300〜400 GBの保管スペースが必要です。一方、イーサリアムには約500〜600 GBが必要です。これらの数値は、ブロックチェーンに多くのブロックとトランザクションが追加されると、時間とともに増加する可能性があります。

• ライトノード：ライトノードには、ストレージスペースが大幅に少なくなります。たとえば、Bitcoinライトノードは、完全なトランザクションデータではなくブロックヘッダーのみを保存するため、数百メガバイトのストレージスペースしか必要とする場合があります。

• アーカイブノード：アーカイブノードには、ストレージ要件が最も高くなっています。たとえば、イーサリアムアーカイブノードには、ブロックチェーンのすべての歴史的状態を保存するため、いくつかのテラバイトのストレージスペースが必要になる場合があります。

• プルーニングノード：剪定されたノードに必要なストレージスペースは、保持されるデータの量に依存します。たとえば、Bitcoin剪定ノードには、構成と保持される履歴データの量に応じて、約5〜10 GBのストレージスペースが必要になる場合があります。

ストレージスペースの要件に影響する要因

いくつかの要因がノードのストレージスペース要件に影響を与える可能性があります。

• ブロックチェーンサイズ：ブロックチェーン自体のサイズが最も重要な要素です。より多くのブロックとトランザクションが追加されると、ブロックチェーンが増加し、完全およびアーカイブノードのストレージ要件も成長します。

• データ圧縮：一部のブロックチェーン実装は、データ圧縮手法を使用して、保存されたデータのサイズを削減します。これにより、必要なストレージスペースを削減するのに役立ちますが、必要に応じてデータを減圧するために必要な計算リソースを増やすこともあります。

• データベースの効率：ブロックチェーンデータの保存に使用されるデータベースの効率も、ストレージ要件に影響を与える可能性があります。一部のデータベースは、データの保存と取得により効率的であり、必要なストレージスペース全体を削減するのに役立ちます。

• 剪定設定：剪定されたノードの場合、維持する履歴データの量を決定する設定は、ストレージスペースの要件に大きく影響する可能性があります。より積極的に剪定すると、必要な保管スペースが少なくなりますが、履歴データを提供するノードの能力が制限される場合があります。

ノードのセットアップ：ステップバイステップガイド

ノードのセットアップには、ノードのタイプとブロックチェーンに応じて、いくつかのステップが含まれます。 Bitcoinフルノードを設定するための一般的なガイドです。

• Bitcoinコアソフトウェア：公式Bitcoin Webサイトにアクセスして、オペレーティングシステム用のBitcoinコアソフトウェアをダウンロードしてください。

• ソフトウェアのインストール：ソフトウェアに提供されたインストール手順に従ってください。これには通常、インストーラーを実行し、プロンプトに従うことが含まれます。

• ノードの構成：インストール後、 bitcoin.confファイルを編集してノードを構成できます。このファイルを使用すると、データディレクトリや剪定を有効にするかどうかなど、さまざまなパラメーターを設定できます。

• ノードを起動します：Bitcoinコアソフトウェアを起動します。 Bitcoin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。ブロックチェーンは、インターネット接続とハードウェアに応じて数日かかる場合があります。

• ノードの監視：最初の同期が完了すると、ノードは実行され続け、ブロックチェーンを最新の状態に保ちます。ソフトウェアが提供する組み込みツールを使用して、そのステータスとパフォーマンスを監視できます。

よくある質問

Q：クラウドサーバーでノードを実行できますか？

A：はい、クラウドサーバーでノードを実行できます。多くのクラウドプロバイダーは、ブロックチェーンノードを実行するように構成できる仮想マシンを提供しています。ただし、ノード、特に完全またはアーカイブノードの実行を実行するには、重要なストレージと帯域幅のリソースが必要になる可能性があるため、コストを考慮する必要があります。

Q：ノードに必要なストレージスペースを削減するにはどうすればよいですか？

A：ノードに必要なストレージスペースを削減するには、ライトノードまたはプルーニャノードの実行を検討できます。剪定されたノードを使用すると、古いデータを削除することができます。これにより、必要なストレージスペースが大幅に削減できます。さらに、一部のブロックチェーンは、ストレージ要件を削減するのに役立つデータ圧縮オプションを提供します。

Q：ノードがストレージスペースがなくなるとどうなりますか？

A：ノードがストレージスペースがなくなった場合、正しく機能を停止します。完全およびアーカイブノードの場合、これは、新しいトランザクションとブロックを検証できなくなることを意味します。剪定されたノードの場合、スペースが不足すると、剪定プロセスの問題が発生し、データの損失や腐敗につながる可能性があります。ノードのストレージ使用量を監視し、成長するブロックチェーンに対応するのに十分なスペースがあることを確認することが不可欠です。

Q：既にセットアップした後、フルノードからプルーニュドノードに切り替えることはできますか？

A：はい、既にセットアップされた後、完全なノードからプルーネドノードに切り替えることができます。これには、ノードの構成ファイルを変更して剪定を有効にしてからノードを再起動することが含まれます。次に、指定した剪定設定に従って古いデータの削除を開始します。ただし、このプロセスは時間がかかり、ノードのパフォーマンスに一時的に影響する可能性があります。