Node blockchain: Động cơ vô hình đằng sau phân quyền

Tại sao các nút mạng lại quan trọng đối với hệ thống tiền điện tử

Nếu bạn từng tự hỏi cách hoạt động của Bitcoin hoặc Ethereum mà không có ngân hàng trung ương, câu trả lời rất đơn giản: đó là các nút mạng. Những máy tính và thiết bị nhỏ này là xương sống của mỗi mạng blockchain. Chúng lưu trữ dữ liệu, xác minh giao dịch và đảm bảo rằng không ai có thể gian lận hệ thống. Một nút về cơ bản là một máy chủ chạy phần mềm đặc biệt – để Bitcoin, bạn cài đặt Bitcoin Core, còn Ethereum thì dùng Geth hoặc Parity. Từ “nút” xuất phát từ tiếng Anh “node” nghĩa là “điểm nút”, thực sự nói lên tất cả về chức năng của chúng: kết nối tất cả các thành viên trong mạng.

Nút giữ cho blockchain hoạt động như thế nào

Xác minh và phát tán giao dịch

Khi bạn gửi tiền điện tử, giao dịch sẽ nằm trong một pool bộ nhớ đệm chia sẻ giữa các nút. Đây là phần bắt đầu thú vị. Mỗi nút sẽ xem xét kỹ lưỡng giao dịch đó:

• Chữ ký số của bạn có hợp lệ không?
• Bạn có đủ tiền không?
• Giao dịch có tuân thủ tất cả các quy tắc của giao thức không?

Nếu mọi thứ hợp lệ, nút sẽ chấp nhận giao dịch và chuyển tiếp nó đến các nút khác trong mạng. Điều này tạo ra hiệu ứng domino, thông tin được lan truyền nhanh chóng khắp mạng mà không cần một cơ quan trung ương nào.

Các khối được tạo ra, xác minh và đồng bộ

Các nút khai thác (một loại nút đặc biệt) thu thập các giao dịch đã được chấp thuận và cố gắng tạo ra một khối mới. Họ phải giải một câu đố toán học phức tạp – gọi là Proof of Work. Khi ai đó thành công tìm ra lời giải, họ sẽ công bố khối mới này tới toàn bộ mạng.

Lúc này, các nút khác sẽ xem xét khối này:

• Tất cả các giao dịch trong khối có hợp lệ không?
• Cấu trúc của khối có đúng không?
• Hash của khối có đúng định dạng không?

Nếu khối được chấp nhận, nút sẽ thêm nó vào bản sao của chuỗi khối của mình. Nếu các nút khác tạm thời giữ các phiên bản khác nhau của chuỗi (một “fork”), chúng sẽ theo quy tắc: chuỗi dài nhất sẽ thắng.

Các loại nút khác nhau phù hợp với các nhu cầu khác nhau

Nút đầy đủ là loại mạnh nhất. Chúng tải toàn bộ chuỗi khối từ đầu – đối với Bitcoin khoảng 500 GB dữ liệu (2024) – và tự xác minh từng giao dịch. Chúng không dựa vào nút nào khác mà kiểm tra mọi thứ độc lập. Điều này đòi hỏi phần cứng khá mạnh và thời gian đồng bộ lâu, nhưng mang lại độ an toàn tối đa.

Nút nhẹ là đối lập. Chúng chỉ tải xuống tiêu đề khối, không toàn bộ lịch sử giao dịch. Phù hợp cho điện thoại thông minh và máy tính yếu hơn. Một nút nhẹ dựa vào các nút đầy đủ để lấy thông tin chính xác, nhưng sử dụng phương pháp gọi là xác minh thanh toán đơn giản (SPV) để xác minh các giao dịch của chính mình mà không cần toàn bộ dữ liệu. Ví dụ: Electrum cho Bitcoin và Metamask cho Ethereum.

Nút khai thác là loại đặc biệt của nút đầy đủ, có nhiệm vụ chính là tạo ra các khối mới. Chúng cần phần cứng mạnh – thường là máy ASIC cho Bitcoin hoặc card đồ họa cho các loại tiền điện tử khác. Tiêu thụ nhiều điện năng, nhưng các mỏ khai thác sẽ nhận phần thưởng bằng coin mới và phí giao dịch. Nhiều thợ mỏ hợp tác thành các “pool khai thác” để có thu nhập ổn định hơn.

Các loại nút khác gồm có nút lưu trữ lưu toàn bộ dữ liệu lịch sử để nghiên cứu, và masternodes thực hiện các chức năng đặc biệt (giao dịch riêng tư, bỏ phiếu) đổi lấy việc khóa một lượng tiền điện tử nhất định.

Phi tập trung bắt đầu từ các nút mạng

Điều làm cho blockchain mang tính cách mạng là không ai cần phải tin tưởng vào một cơ quan trung ương. Và điều này chỉ khả thi vì có nhiều nút độc lập. Dưới đây là lý do tại sao điều này quan trọng:

Lưu trữ dữ liệu phân tán: Mỗi nút đầy đủ có bản sao dữ liệu riêng của mình. Nếu hàng trăm nút ngưng hoạt động, thông tin vẫn còn khả dụng qua các nút còn lại. Gần như không thể kiểm duyệt hoặc xóa dữ liệu.

Xác minh độc lập: Bạn không cần tin tưởng Ngân hàng X hay Cơ quan Y để xác nhận giao dịch của mình hợp lệ. Thay vào đó, hàng nghìn nút sẽ kiểm tra độc lập. Giao dịch đúng hay sai đều rõ ràng – không có chỗ cho đánh giá chủ quan.

Phân bổ địa lý: Các nút đặt rải rác khắp thế giới, ở các quốc gia và khu vực khác nhau. Điều này có nghĩa là không một cơ quan địa phương hay cuộc tấn công mạng nào có thể tắt toàn bộ mạng. Gần như không thể.

Tiếp cận mở: Trong hầu hết các blockchain mở, bất kỳ ai cũng có thể khởi tạo nút mà không cần phép. Điều này ngăn chặn một công ty hay nhóm nhỏ nào đó kiểm soát toàn bộ.

Quản trị tập thể: Trong một số mạng, người vận hành nút có thể bỏ phiếu về các cập nhật và thay đổi quy tắc. Các quyết định không do cấp trên quyết định mà dựa trên đa số.

Các cơ chế đồng thuận khác nhau, cùng một nguyên tắc

Proof of Work (PoW) – như Bitcoin sử dụng – dựa trên việc các nút khai thác phải giải các câu đố toán học khó khăn. Rất tốn kém và khó khăn, khiến việc tấn công mạng trở nên không khả thi về mặt kinh tế. Các nút đầy đủ xác minh rằng lời giải là chính xác.

Proof of Stake (PoS) – như Ethereum 2.0 và Cardano dùng – hoạt động khác. Thay vì giải câu đố, các validator (một loại nút) khóa một lượng tiền điện tử nhất định làm vật đảm bảo. Nếu họ hành xử gian lận, mất số tiền đó. Phương pháp này tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều so với PoW.

Delegated Proof of Stake (DPoS) được các mạng như EOS sử dụng. Người nắm giữ tiền điện tử bỏ phiếu chọn các nút xác thực khối, thay vì tất cả đều có thể trở thành validator.

Dù thế nào đi nữa, các nút đều đóng vai trò đảm bảo đồng thuận và an toàn.

Chọn loại nút phù hợp cho bạn

Nếu bạn muốn hỗ trợ mạng lưới và tối đa hóa độ an toàn, nút đầy đủ là lựa chọn tốt nhất. Nhưng nó đòi hỏi:

• Khoảng 500 GB dung lượng lưu trữ (và ngày càng tăng)
• Kết nối internet ổn định
• Máy tính có thể hoạt động 24/7
• Hiểu biết về cách vận hành phần mềm máy chủ

Đối với người dùng hàng ngày, nút nhẹ phù hợp hơn. Bạn vẫn có thể hưởng lợi từ tính phi tập trung mà không cần hạ tầng phức tạp.

Nếu muốn kiếm tiền, masternodes hoặc nút khai thác có thể là lựa chọn, nhưng cần đầu tư lớn hơn (hoặc phần cứng hoặc tiền điện tử để khóa).

Nút lưu trữ dành cho các nhà phân tích và nhà phát triển cần truy cập toàn bộ dữ liệu lịch sử để xây dựng công cụ và nghiên cứu mạng lưới.

Tương lai của các nút mạng

Thật không may, các blockchain ngày càng lớn, và việc vận hành các nút đầy đủ trở nên đắt đỏ hơn. Chuỗi khối Bitcoin đã vượt quá 500 GB và vẫn tiếp tục tăng trưởng. Ethereum còn lớn hơn nữa. Điều này có thể làm giảm số lượng nút, đi ngược lại ý tưởng phi tập trung.

Các dự án blockchain đang nghiên cứu các giải pháp:

• Tối ưu hóa giảm kích thước chuỗi khối
• Chương trình thưởng cho người vận hành nút
• Thuật toán chống tập trung khai thác tại một số pool lớn
• Hệ thống thúc đẩy phân bổ địa lý các nút

Ý chính là: càng nhiều nút độc lập, chuỗi khối càng phi tập trung và chống chịu tốt hơn. Các nút không chỉ là hạ tầng kỹ thuật – chúng là nền tảng để blockchain tồn tại mà không cần một cơ quan trung ương. Đó là lý do tại sao mỗi nút đều đóng vai trò quan trọng.