Node blockchain là gì?

Node blockchain là một phần mềm đang chạy, kết nối vào mạng blockchain để nhận và xử lý dữ liệu. Về mặt kỹ thuật, nó là một lần chạy thực tế của chương trình client, có thể nằm trên máy tính gia đình, máy chủ hoặc máy ảo trên cloud. Node không phải một loại thiết bị chuyên dụng, và cũng không nhất thiết đại diện cho một cá nhân hay tổ chức riêng biệt: một máy tính có thể chạy nhiều node, và cùng một bên vận hành cũng có thể kiểm soát nhiều máy.

Vai trò cốt lõi của node là xử lý dữ liệu mạng theo quy tắc giao thức mà phần mềm cục bộ của nó triển khai. Nó có thể nhận giao dịch và block, kiểm tra dữ liệu có đúng giao thức hay không, lưu sổ cái hoặc trạng thái hiện tại, chuyển tiếp dữ liệu hợp lệ cho các node khác, và cung cấp giao diện truy vấn cho ví cùng ứng dụng. Các node đảm nhiệm nhiệm vụ không hoàn toàn giống nhau, nên không thể đồng nhất "node" với thợ đào, validator hay máy chủ lưu toàn bộ dữ liệu lịch sử.

Node tham gia vào một giao dịch như thế nào

Từ lúc ví phát một giao dịch tới khi mạng chấp nhận, quá trình thường diễn ra như sau:

1. Ví tạo giao dịch theo thao tác của người dùng và ký bằng phương thức cấp quyền tương ứng.
2. Ví gửi giao dịch tới node blockchain mà nó đang kết nối. Node này trước tiên kiểm tra các quy tắc áp dụng được, như định dạng, chữ ký, số dư, số thứ tự giao dịch hoặc điều kiện chi tiêu.
3. Sau khi giao dịch qua được các kiểm tra đó, node có thể chuyển tiếp nó cho những node khác. Các node khác vẫn tự xác thực, chứ không tin ngay chỉ vì bên gửi đã kiểm tra trước.
4. Bên tham gia có nhiệm vụ tạo block có thể chọn nội dung từ các giao dịch đang chờ để lắp thành block ứng viên.
5. Sau khi nhận block, các node xác thực khác sẽ kiểm tra block cùng các giao dịch bên trong, rồi cập nhật trạng thái sổ cái mà chúng lưu theo quy tắc đồng thuận và chọn nhánh.

Vì vậy, việc một node nhận hoặc chuyển tiếp giao dịch không có nghĩa giao dịch đã được xác nhận; và việc một node tạo block đưa giao dịch vào block ứng viên cũng không có nghĩa mọi node sẽ chấp nhận block đó. Mỗi node xác thực tự đưa ra kết quả theo quy tắc nó đang chạy, rồi mạng dùng cơ chế đồng thuận để xử lý việc chọn giữa các ứng viên hợp lệ.

Bốn nhóm công việc chính của node

Kết nối và đồng bộ với các node khác

Node sẽ tìm và kết nối tới những node khác trong cùng mạng để lấy từ họ block mới, giao dịch hoặc thông tin trạng thái. Node vừa khởi động còn phải đồng bộ tới tiến độ hiện tại của mạng. Cách đồng bộ quyết định nó bắt đầu xác thực từ đâu, tải bao nhiêu dữ liệu lịch sử và giữ lại những gì; chi tiết khác nhau tùy mạng và phần mềm client.

Tự kiểm tra dữ liệu mạng một cách độc lập

Node xác thực sẽ thực thi quy tắc giao thức tại máy của mình. Chẳng hạn, nó có thể kiểm tra giao dịch có được cấp quyền đúng hay không, cùng một tài sản có bị chi tiêu trùng hay không, cấu trúc block có hợp lệ hay không, và phần lịch sử trước đó mà block tham chiếu có phù hợp quy tắc chọn nhánh hay không. Một node từ chối dữ liệu không hợp lệ mà không cần bên gửi đồng ý trước.

Việc tự kiểm tra này chỉ chứng minh được dữ liệu đúng giao thức, không chứng minh được một phát biểu ngoài chuỗi là đúng. Nếu thông tin ngoài đời thực kèm theo giao dịch vốn đã sai, node thường không thể nhận ra chỉ bằng quy tắc on-chain.

Lưu sổ cái và trạng thái hiện tại

Node có thể lưu block, giao dịch, số dư tài khoản, đầu ra giao dịch chưa chi tiêu hoặc trạng thái hợp đồng thông minh. Phạm vi lưu tùy thuộc vào mạng, chế độ node và mục đích sử dụng. Có node chỉ giữ dữ liệu cần cho việc xác thực hiện tại rồi xóa phần cũ hơn; có node lưu thêm trạng thái lịch sử để tiện truy vấn tình trạng tài khoản hay hợp đồng tại một block trong quá khứ.

Lưu nhiều dữ liệu hơn không có nghĩa có nhiều quyền hơn trong đồng thuận. Dịch vụ lưu trữ có thể trả lời nhiều truy vấn lịch sử hơn, nhưng việc mạng có chấp nhận một block hay không vẫn do quy tắc giao thức và phần tham gia đồng thuận tương ứng quyết định.

Cung cấp giao diện cho ví và ứng dụng

Ví, trình khám phá block và ứng dụng phi tập trung thường cần truy vấn node về số dư, trạng thái giao dịch hoặc dữ liệu block, và cũng gửi giao dịch đã ký qua node. Node cung cấp loại giao diện gọi từ xa này thường được gọi là node RPC, trong đó RPC là viết tắt của "gọi thủ tục từ xa", nghĩa là các chương trình khác có thể dùng một yêu cầu theo quy ước để node thực hiện truy vấn hoặc gửi dữ liệu.

Dùng dịch vụ RPC của bên thứ ba không đồng nghĩa với việc tự chạy node. Khi đó, bên cung cấp dịch vụ có thể thấy yêu cầu đến từ đâu và nội dung truy vấn là gì, và cũng có thể trả về dữ liệu chậm, thiếu hoặc sai. Ví có tự xác thực kết quả trả về hay không thì tùy vào client và cơ chế bằng chứng mà ví sử dụng.

Khác biệt giữa các loại node phổ biến

"Đầy đủ", "nhẹ", "lưu trữ", "validator" và "RPC" mô tả những chiều khác nhau, không phải một thang bậc cố định từ thấp đến cao. Một node có thể đồng thời thuộc nhiều loại trong số đó.

Các blockchain khác nhau có thể định nghĩa những tên gọi này khác nhau. Ví dụ, tài liệu về node của Bitcoin gọi node có thể tải và xác thực block rồi truyền dữ liệu cho node khác là node đầy đủ, đồng thời phân biệt node lưu trữ giữ toàn bộ lịch sử với node đã tỉa bớt phần block cũ. Trong khi đó, tài liệu về node của Ethereum phân biệt node đầy đủ, node lưu trữ và node nhẹ, với client thực thi và client đồng thuận cùng tạo thành một node Ethereum hiện nay. Khi so sánh node, nên xác định mạng và phiên bản phần mềm cụ thể trước, không chỉ nhìn tên gọi.

Node, client, thợ đào và validator

Client là phần mềm triển khai giao thức blockchain, còn node là một thực thể của phần mềm client đang chạy và kết nối mạng. Cũng như trình duyệt là một loại phần mềm, còn trình duyệt đang chạy trên một máy cụ thể là một thực thể, hai khái niệm có liên quan nhưng không giống nhau.

Thợ đào và validator đảm nhiệm những trách nhiệm đồng thuận cụ thể. Thợ đào trong mạng bằng chứng công việc cố gắng tạo ra block đạt yêu cầu; validator trong mạng bằng chứng cổ phần có thể đề xuất block hoặc bỏ phiếu cho block. Node đầy đủ thông thường dù không tạo block vẫn có thể xác thực block và từ chối dữ liệu không đúng quy tắc. Lấy Ethereum làm ví dụ, phần mềm validator là thành phần đồng thuận có thể bổ sung bên cạnh node, và không phải node nào đồng bộ mạng cũng chạy validator.

Ví thì giúp người dùng quản lý thông tin cấp quyền, tạo giao dịch và tương tác với node. Ví có thể kết nối node của chính mình, hoặc dùng node của bên thứ ba; giao diện ví, node và bên tham gia đồng thuận đảm nhiệm những công việc khác nhau.

Tự chạy node mang lại gì và tốn gì

Tự chạy node xác thực giúp giảm phụ thuộc vào giao diện dữ liệu của bên thứ ba. Bên vận hành có thể kiểm tra block và giao dịch theo quy tắc cục bộ, truy vấn trực tiếp dữ liệu tại máy mình, và tránh việc mỗi lần tra địa chỉ đều phải giao cho cùng một dịch vụ RPC bên ngoài. Nếu node nhận kết nối đến hoặc trả lời yêu cầu dữ liệu, nó cũng có thể cung cấp dữ liệu mạng cho những bên tham gia khác.

Đổi lại, việc này cần dung lượng lưu trữ, băng thông mạng, tài nguyên tính toán và công bảo trì liên tục. Bên vận hành phải chọn đúng mạng, giữ phần mềm được cập nhật, theo dõi trạng thái đồng bộ và bảo vệ giao diện quản trị. Lỗi phần mềm, cấu hình sai, ổ đĩa hỏng hoặc mất kết nối với các node trung thực vẫn có thể khiến kết quả cục bộ sai hoặc bị chậm so với mạng.

Chạy node cũng không tự động nhận được phần thưởng block. Việc có thể đề xuất block, bỏ phiếu hay nhận phần thưởng giao thức hay không phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận của mạng, điều kiện đủ tư cách và việc có chạy thành phần tương ứng hay không. Số lượng node tăng lên giúp giảm phụ thuộc vào một số ít bên vận hành, nhưng không tự động làm tăng dung lượng block hay tốc độ giao dịch; những năng lực đó còn bị giới hạn bởi thiết kế giao thức và mạng.

Node xác thực được những gì

Node xác thực được các điều kiện số mà giao thức quy định, ví dụ chữ ký, số dư, định dạng giao dịch và quan hệ nối giữa các block. Nó không thể tự mình phán định khóa riêng tư có bị đánh cắp hay không, người dùng có hiểu giao dịch hay không, hợp đồng thông minh có đúng ý định người dùng hay không, hay nguồn dữ liệu bên ngoài có báo đúng sự kiện thật hay không.

Phán định của node còn phụ thuộc vào phiên bản quy tắc nó đang chạy và dữ liệu mạng nó đã thấy. Nâng cấp giao thức, phân nhánh tạm thời, lỗi phần mềm hoặc bị cô lập khỏi mạng có thể khiến các node khác nhau tạm thời cho ra kết quả khác nhau. Vì vậy, "node đã xác thực thành công" nên được hiểu là "node này chấp nhận theo quy tắc hiện tại và dữ liệu nó thấy được", chứ không phải bằng chứng đúng tuyệt đối tách rời các tiền đề đó.

Câu hỏi thường gặp

Mỗi ví có phải là một node blockchain không?

Không. Ví có thể tích hợp node hoặc client nhẹ, hoặc chỉ kết nối tới node RPC của bên thứ ba. Khi đánh giá, cần xem ví có chạy client giao thức hay không, xác thực những dữ liệu nào, và phụ thuộc vào dịch vụ bên ngoài nào.

Node đầy đủ có nhất định lưu toàn bộ dữ liệu lịch sử không?

Không hẳn. "Đầy đủ" thường nhấn mạnh khả năng tự thực thi độc lập toàn bộ quy tắc xác thực, không nhất thiết có nghĩa là giữ vĩnh viễn mọi trạng thái lịch sử. Một số mạng cho phép node đầy đủ tỉa bỏ dữ liệu cũ sau khi xác thực; khi cần truy vấn trạng thái lịch sử bất kỳ, có thể phải dùng node lưu trữ.

Càng nhiều node thì giao dịch càng nhanh?

Không hẳn. Nhiều node độc lập hơn có thể tăng tính dự phòng và khả năng chống hỏng tại một điểm của mạng, nhưng mỗi node vẫn phải nhận và xác thực dữ liệu. Thông lượng giao dịch và tốc độ xác nhận chủ yếu do các quy tắc như dung lượng block, cách tạo block, đồng thuận và lan truyền trong mạng quyết định.

Chạy node là đào được tiền hoặc nhận được phần thưởng stake?

Không thể nói chung như vậy. Node thông thường có thể chỉ đồng bộ, xác thực và truyền dữ liệu. Nhiệm vụ đào hoặc làm validator thường còn cần phần mềm, phần cứng chuyên dụng, phần stake hoặc các điều kiện giao thức khác.

Số lượng node hiển thị trên mạng có chính xác không?

Thường chỉ nên coi là con số ước lượng. Node có thể nằm sau router, tường lửa hoặc mạng riêng và không nhận kết nối công khai; cùng một bên vận hành cũng có thể chạy nhiều node. Công cụ quét mạng chỉ thấy được phần node mà nó phát hiện và kết nối được.

Khái niệm liên quan

Tìm hiểu thêm về blockchain, block, ví tiền mã hóa và hàm băm mật mã, hoặc trở lại bảng thuật ngữ tiền mã hóa.

Nguồn

• NISTIR 8202: Tổng quan về công nghệ blockchain — thuật ngữ chung về node, node đầy đủ, node nhẹ và mạng blockchain.
• Hướng dẫn nhà phát triển Bitcoin: mạng ngang hàng — node đầy đủ, node lưu trữ, node đã tỉa và việc lan truyền giao dịch, block.
• Hướng dẫn nhà phát triển Bitcoin: các chế độ hoạt động — khác biệt giữa xác thực đầy đủ và client xác minh thanh toán đơn giản.
• Ethereum.org: node và client — client, node đầy đủ, node lưu trữ, node nhẹ và các cách đồng bộ.
• Ethereum.org: kiến trúc node — phân công giữa client thực thi, client đồng thuận, validator và giao diện RPC.
• Ethereum.org: client nhẹ — cách lấy dữ liệu, phạm vi xác thực và phụ thuộc bên ngoài của node nhẹ.