¿Qué son Nodos y Supernodos?

En el siguiente ¿Qué es…? explicaremos las bases teóricas de lo que es un nodo y un supernodo. Para qué los proyectos blockchain han creado los mismos, cómo podemos participar y cuáles son sus tareas dentro del red blockchain en la que se ejecutan.

¿Qué es un Nodo?

Un nodo en el contexto de la blockchain, se refiere normalmente a un ordenador que tiene descargado el software de la criptomoneda en cuestión (Bitcoin, Ethereum, Monero, entre otras) para participar en la red entre pares.

La blockchain de las criptomonedas, se estructura como una arquitectura de red entre pares (peer-to-peer o P2P). El término peer-to-peer o P2P, significa que los equipos que participan en la red son iguales entre sí. El termino no es nuevo, pues haciendo un poco de historia, el primer uso masivo de redes P2P fue hecho por la red de compartición de archivos de música, Napster.

Si bien la red de Napster no era nada compleja (solo un protocolo de compartición de archivos), comparándolo con las redes blockchain de ahora, sus principios básicos son los mismos. En ese sentido, la red P2P más antigua, y que más se asemeja al trabajo de las actuales blockchains, es la red de SETI@HOME. SETI@HOME es una red computacional, creada por SETI para analizar los datos de radiotelescopios ubicados a lo largo y ancho del mundo, para el análisis de datos de los mismos, en la búsqueda de vida inteligente en la galaxia. Las personas pueden participar en dicha red, tan solo bajando el software desde su web oficial y ejecutándolo.

De esta forma se configura que en las redes P2P, cada equipo informático que participa en la red, recibe el nombre de nodo. En la red todos los nodos comparten la responsabilidad de proporcionar servicios de red. Esto debido a que la interconexión de los nodos de red, es la que permite el funcionamiento de la misma.

Ejemplo de Nodos – Todos ellos conectados por medio de un protocolo

Así de esta manera, el término de red blockchain, se refiere al conjunto de nodos que ejecutan el protocolo P2P de determinada blockchain. La red en su totalidad orquesta y coordina de forma completamente federada, descentralizada y distribuida, las acciones que cada usuario hace dentro de la red. Esto implica que esta red de ordenadores en todo el mundo constantemente retransmite y transmite nuevas transacciones entre sí. Cada ordenador en esta red es un nodo que tiene descargado la blockchain completa. Con ello la red se vuelve redundante, y el trabajo en conjunto de la misma le hace escalable con respecto a su expansión.

Debido a la descentralización de las blockchain, cualquiera puede participar dentro de ellas. Basta con bajarse el software de nodo de las mismas y ejecutarlo. Usualmente las wallets principales de cada proyecto permiten esta funcionalidad. Inicialmente la red comienza el pareo de la blockchain, hasta llegar al punto de sincronización con la red. En ese momento, el nodo comienza su completa operatividad, no solo permitiendo y verificando transacciones, sino respaldando una imagen de la blockchain global. Normalmente los nodos pueden realizar las siguientes funciones: enrutamiento, base de datos de la blockchain, minería y servicios de cartera o monedero.

Los nodos son las partes individuales de la estructura de datos más grande que es una blockchain. Como los propietarios de nodos contribuyen voluntariamente con sus recursos informáticos para almacenar y validar las transacciones, tienen la oportunidad de cobrar las tarifas de transacción y ganar una recompensa en la criptomoneda subyacente por hacerlo.

Tipos de redes – Las redes blockchain se configuran para que sean distribuidas

El procesamiento de estas transacciones puede requerir grandes cantidades de capacidad informática y de procesamiento, lo que significa que las capacidades promedio de una computadora son inadecuadas. En general, los mineros profesionales tienden a invertir en dispositivos de computación extremadamente potentes conocidos como CPU (unidades de procesamiento central) o GPU (unidades de procesamiento de gráficos) para mantenerse al día con la demanda de potencia de procesamiento que se requiere para validar las transacciones y, como tal, ganar Las recompensas que viene con hacerlo.

Un nodo puede ser un punto final de comunicación o un punto de redistribución de la comunicación, enlazando a otros nodos. Cada nodo en la red se considera igual, sin embargo, ciertos nodos tienen diferentes roles en la forma en que soportan la red. Por ejemplo, no todos los nodos almacenarán una copia completa de una cadena de bloques ni validarán transacciones.

Un nodo completo descarga una copia completa de una cadena de bloques y comprueba las nuevas transacciones que surgen en función del protocolo de consenso utilizado por esa criptomoneda en particular o token de utilidad. Todos los nodos utilizan el mismo protocolo de consenso para seguir siendo compatibles entre sí. Son los nodos en la red los que confirman y validan las transacciones, colocándolas en bloques. Los nodos siempre llegan a su propia conclusión sobre si una transacción es válida y deben agregarse a un bloque con otras transacciones, independientemente de cómo actúen otros nodos.

¿Cuales son las tareas básicas de un nodo?

Cuando un minero o usuario por algún mecanismo del protocolo en cuestión, intenta agregar un nuevo bloque de transacciones a la blockchain, transmite el bloque a todos los nodos de la red. Sobre la base de la legitimidad del bloque (validez de la firma y las transacciones), los nodos pueden aceptar o rechazar el bloque. Cuando un nodo acepta un nuevo bloque de transacciones, lo guarda y lo almacena sobre el resto de los bloques que ya ha almacenado. En resumen, esto es lo que hacen los nodos:

Comprueban si un bloque de transacciones es válido y lo aceptan o lo rechazan.
Guardan y almacenan bloques de transacciones (almacenando el historial de transacciones de blockchain).
Transmiten y extienden este historial de transacciones a otros nodos que pueden necesitar sincronizarse con la cadena de bloques (deben actualizarse en el historial de transacciones).

Clasificación de Nodos

En la redes blockchain hay tradicionalmente tres tipos de nodos, los cuales prestan distintas funciones dentro de la red. Estos tipos de nodos son:

Nodos broadcast: solo emiten transacciones y reciben la información de blockchain, de la mano de un tercero. Siguen lo que les dicta la mayor potencia minera y son conocidos como monederos ligeros, muy utilizados en dispositivos móviles o simplemente por personas que no quieren descargarse toda la blockchain.
Nodos completos: cuando instalas un software de nodo completo como Bitcoin Core, además de disponer del monedero más seguro, estarás descargando una copia de la blockchain y pasarás a ser un nodo más de la red Bitcoin. Así que emitirás tus transacciones, propagarás las del resto de la red y comprobarás que se cumplan las reglas de consenso.
Nodos mineros: los mineros necesariamente deben tener una copia de la cadena de bloques, además de hacer funcionar el minero software que prefieran (BTCMiner, CGMiner). Estos nodos, además de dedicarse a minar bitcoins y por lo tanto contribuir a crear nuevos bloques, también emiten y propagan transacciones.

¿Cuán seguro es un nodo?

Los nodos pueden estar en línea o fuera de línea. Los nodos en línea están recibiendo, guardando y transmitiendo todos los últimos bloques de transacciones desde y hacia otros nodos, mientras que los nodos sin conexión no lo hacen. Cuando un nodo fuera de línea vuelve a estar en línea, primero tendrá que ponerse al día con el resto de la cadena de bloques descargando todos los bloques que se agregaron a la cadena de bloques desde que el nodo se desconectó. Este proceso a menudo se denomina sincronización con la cadena de bloques.

Teóricamente, una blockchain completa puede ejecutarse en un solo nodo, pero como se almacenaría en un solo dispositivo, sería extremadamente vulnerable a situaciones como cortes de energía, piratas informáticos o fallas sistémicas. Cuantos más nodos llenos se estén ejecutando en una blockchain, mejor será su capacidad de recuperación ante tales catástrofes. Cuando los datos de la blockchain se distribuyen en tantos dispositivos, será muy difícil para una entidad corrupta borrar todos estos datos a la vez. Incluso si una gran cantidad de nodos se cae repentinamente y se vuelve inaccesible debido a una crisis global, teóricamente un solo nodo puede mantener operativa toda una cadena de bloques. E incluso si todos los nodos se desconectan, solo se necesita un nodo con el historial completo de blockchain para volver a estar en línea y hacer que todos los datos sean accesibles de nuevo.

Además de la seguridad que los nodos puedan agregar a la red, por su gran número. Los nodos también son vulnerables a ataques informáticos, que puedan alterar su funcionamiento. Por ejemplo, un pirata puede violentar la seguridad del software en cuestión, y sin alterar los datos de la blockchain, puede redirigir las ganancias de dichos nodos a direcciones distintas a las programadas por sus dueños. Los ataques de stealing address, son los tipos de ataques más comunes a este tipo de software, y es por ello que los desarrolladores recomiendan usar versiones actualizadas del software de su blockchain.

Algunas de estas fallas de seguridad pueden ser fácilmente solventadas, usando un poco de sentido de común hacia la seguridad informática, o usando herramientas de software que creen mecanismos de seguridad para aislar los software blockchain del resto de nuestros sistemas informáticos. Entre estas medidas se pueden mencionar:

Usar software oficial o de desarrolladores con larga y probada trayectoria.
Resguardar las claves privadas, claves mnemotécnicas, y cualquier otra información privilegiada de nuestra actividad en la blockchain.
Usar computadoras o equipos electrónicos única y exclusivamente para nuestras actividades de minera.
Utilizar software de sandboxing para aislar las aplicaciones de software del resto de nuestro sistema.
Usar sistemas MAC (Mandatory Access Control) o sistema de privilegios que permitan ejecutar nuestro software de blockchain con los minimos permisos de acceso a nuestros SO y demás API de sistema (este aislamiento es mayor que un sandboxing).

Seguridad informática para la blockchain es nuestra PRIORIDAD!

¿Qué son los Nodos Maestros (Masternodes)?

Los nodos maestros o masternodes, son una características única de algunas blockchains actuales. Los masternodes suelen estar mucho más equipados que los nodos normales. Además de validar, guardar y transmitir transacciones, a veces los masternodes también facilitan otros eventos en la cadena de bloques dependiendo de su naturaleza, como los eventos de votación, la ejecución de operaciones de protocolo y el cumplimiento de las leyes de la cadena de bloques correspondiente. Los masternodes generalmente están siempre en línea (24/7) y facilitan mucha más memoria que los nodos normales. Debido a que el alojamiento de un masternode generalmente requiere muchos más recursos (electricidad, tiempo de actividad, mantenimiento, espacio de almacenamiento, memoria), el alojamiento en general proporciona un pago en forma de interés.

Sin embargo, dada la peculiaridad de los masternodes, no cualquier persona puede ejecutar uno. Se puede abusar del poder de controlar un masternode, y por lo tanto requiere que el anfitrión deposite una cantidad mínima (a menudo bastante grande) de criptomonedas como garantía. Esta garantía se toma como rehén cuando el host de masternode viola las reglas de la cadena de bloques. La tasa de interés que recibe un host de masternode se calcula sobre su depósito de garantía. De este dinero retenido, depende la ganancia del dueño del masternode, la cual es medida por un porcentaje de todas las transacciones y operaciones manejadas por el conjunto de masternodes en cuestión. Proyectos como DASH y Ethereum, tienen en su estructura el uso y creación de masternodes.