Wat is een Ethereum-node en hoe het werkt

Wat is het belang van een Ethereum-knooppunt binnen de blockchain en hoe werkt het samen met anderen?

Ethereum is eigenlijk geen cryptocurrency, maar een gedecentraliseerd P2P-netwerk op basis van een openbaar en open-source computerprotocol. 

De eigen cryptocurrency is Ether (ETH), hoewel het vaak wordt aangeduid met de naam van het hele netwerk, namelijk Ethereum. 

P2P-netwerken, of peer-to-peer-netwerken, bestaan ​​uit peer-nodes die met elkaar communiceren via internet. Het zijn dus de knooppunten die de fundamentele bestanddelen van deze netwerken zijn. 

Daarom zijn de fundamentele bestanddelen van Ethereum de knooppunten, die het P2P-netwerk vormen, en uiteraard het protocol waarop ze zijn gebaseerd. 

Om deel uit te maken van het Ethereum P2P-netwerk en om te communiceren met andere knooppunten, moet een Ethereum-knooppunt zich tot op de letter houden aan zijn basisprotocol, dat natuurlijk absoluut identiek moet zijn voor alle knooppunten, anders wordt het uitgesloten van het netwerk zelf. 

De werking van een Ethereum-node

Ethereum nodes zijn computers, of servers, die verbonden zijn met het internet en waarop speciale software draait. 

Deze software wordt in het jargon een netwerkclient genoemd en is absoluut essentieel voor het uitvoeren van een node. Juist deze software maakt verbinding met de andere nodes in het P2P-netwerk, en moet naar de letter voldoen aan het Ethereum-protocol. 

Het merkwaardige is dat aangezien het protocol openbaar en open source is, iedereen een netwerkclient kan maken om een ​​node op het Ethereum-netwerk te laten draaien. 

Het belangrijkste is dat de client aan alle regels van het protocol voldoet, want als dat niet het geval is, is hij niet compatibel met de andere knooppunten en wordt hij a priori uitgesloten van het netwerk zelf. 

Momenteel zijn er alleen 4 clients die het meest in gebruik zijn, want hoewel het er veel zijn, worden de meeste maar heel weinig gebruikt. 

Er moet echter een onderscheid worden gemaakt tussen Consensus Clients en Execution Clients. 

Execution Clients zijn de knooppunten van de zogenaamde "Execution Layer" (EL) van Ethereum, dwz die zijn afgeleid van het voormalige op Proof-of-Work (PoW) gebaseerde protocol. 

Verreweg de meest gebruikte uitvoeringsclient is de historische Geth, die al lang bestaat en de onbetwiste leider is van het netwerk op basis van het oude protocol. Dit wordt gevolgd, maar met veel lagere percentages, door Erigon, Nethermind en Besu. 

Sinds het Ethereum-protocol is overgeschakeld naar Proof-of-Stake (PoS) met de Merge van 15 september, is de zogenaamde "Consensus Layer" (CL) toegevoegd, met verschillende clients. 

In het geval van CL-klanten is er meer diversiteit, met Prysm op 42%, Lighthouse op 36% en Teku op 18%. Dit wordt gevolgd door Nimbus met slechts 3%. 

Al deze software is open source, gratis en vrij te downloaden door iedereen. 

Wat netwerkknooppunten doen

In de loop van de tijd is de functie van knooppunten geëvolueerd. 

Aanvankelijk deden ze alles, dat wil zeggen, de enige bestaande software op het Ethereum-netwerk waren de knooppunten. 

Met andere woorden: 

• zij hebben de blockchain beveiligd en gecontroleerd 
• ze ontgonnen de blokken met de PoW 
• ze verifieerden de conformiteit van alle blokken en transacties met het protocol
• ze voerden slimme contracten uit
• ze fungeerden als portefeuilles door het verzenden en ontvangen van tokens mogelijk te maken. 

Na verloop van tijd verloren ze echter wat functionaliteit. 

Ze verloren met name de functionaliteit om blokken te minen, omdat er meer gestroomlijnde en snellere software nodig was om dit succesvol te doen. Hiervoor is ad hoc software ontwikkeld mijnbouw. 

Theoretisch kunnen ze nog steeds als portemonnee worden gebruikt, maar ze zijn erg onhandig. In feite zijn inmiddels bijna alle veelgebruikte portefeuilles geen knooppunten. 

Het feit is dat een knooppunt moet de blockchain beveiligen en verifiëren, dat is een bestand van bijna 350 GB waarin alle transacties op Ethereum in de geschiedenis zijn vastgelegd, die een knooppunt één voor één moet controleren. 

Dus in de loop van de tijd hebben nodes voornamelijk twee dingen gedaan: aan de ene kant bewaken en verifiëren ze de blockchain, of het transactieboek, en aan de andere kant voeren ze de instructies uit die in slimme contracten zijn opgenomen. 

De verschuiving naar PoS

De gaan, met de overstap naar PoS, heeft dingen veranderd. 

Door het opgeven van PoW was het zelfs niet meer nodig om blokken te minen, dus Ethereum-mijnwerkers verdwenen gewoon of verhuisden naar andere blockchains die nog steeds op PoW waren gebaseerd. 

Maar tegen de tijd dat het niet langer de mijnwerkers waren die de blokken met transacties creëerden om aan de blockchain toe te voegen, moest er andere software worden gemaakt om de blokken te valideren. 

Dergelijke software zijn de nieuwe Consensus Layer-clients, namelijk met name Prysm, Lighthouse, Teku en Nimbus. 

Deze CL-nodes valideren blokken nu de miners dat niet meer doen. 

PoS is echter gebaseerd op staking, dus CL-knooppunten bevatten ook ETH-tokens die in staking zijn gezet. 

De Consensus Layer is gebaseerd op een nieuwe blockchain, de Beacon Chain genaamd, en gebaseerd op PoS, waarop ETH-tokens kunnen worden ingezet op de relevante knooppunten zodat PoS kan worden uitgevoerd. De oude uitvoeringslaag gebruikt de oude op PoW gebaseerde blockchain, maar er zijn geen nieuwe blokken meer toegevoegd, aangezien transacties nu alleen worden geregistreerd op de nieuwe Beacon Chain. 

Een Ethereum-knooppunt opzetten

De werking van een node is relatief eenvoudig. In feite hoeft de client, eenmaal geïnstalleerd, gewoon aan het werk te blijven en verbonden te blijven met internet. 

De installatie is echter geen triviale zaak. 

Ten eerste, wanneer de client is geïnstalleerd, moet deze de volledige blockchain downloaden en alles transactie voor transactie verifiëren. Dit proces blijkt bijzonder lang te duren. 

Als het eenmaal is geïnstalleerd, moet het ook zo worden geconfigureerd dat het verbinding kan maken met andere knooppunten, anders blijkt het effectief te zijn uitgesloten van het P2P-netwerk. 

Dit laatste is een technisch proces dat een minimum aan expertise vereist. Het is dus niet geschikt voor degenen die pas hun eerste stappen op dit gebied zetten, niet in de laatste plaats omdat het IT- en systeemvaardigheden vereist. 

Het is zelfs nog ingewikkelder in het geval van een CL-knooppunt, omdat het beveiligingsprobleem nog relevanter wordt, aangezien het ten minste 32 ETH moet bewaken bij het uitzetten. 

Security

De beveiliging van een knooppunt is cruciaal om het goed te laten functioneren, omdat het een ingebouwde portemonnee heeft en in het geval van CL-knooppunten ETH in staking houdt. 

Het enige grote probleem in het geval van een inbreuk is de mogelijke diefstal van geld, want zelfs als het zou worden aangevallen of gekraakt, zou het hele netwerk niet worden beïnvloed. 

Aangezien ze het slachtoffer kunnen worden van diefstal van geld, is een hoog niveau van bescherming van de machines en netwerken waarop het draait essentieel. 

Een iets ingewikkelder probleem is dat van P2P-netwerkbeveiliging. 

Aangezien dit afhankelijk is van zijn eigen knooppunten, zou het netwerk zelf problemen kunnen hebben als er veel zouden worden geschonden. De mogelijke schending van een enkel knooppunt, of een beperkt aantal knooppunten, levert geen grote problemen op voor het netwerk, maar als er meerdere worden geschonden, kunnen de problemen ook zeer ernstig zijn. 

Daarom zou het nodig zijn om te allen tijde meerdere clients te gebruiken, want als de ene een bug of kwetsbaarheid heeft, is het moeilijk voor de andere clients om deze ook te hebben. 

Wat de uitvoeringslaag betreft, is Geth nu zo goed bewezen dat het onwaarschijnlijk lijkt dat er serieuze problemen zullen zijn. Toch is het nog steeds handig dat er ook andere clients zijn die kunnen worden gebruikt in het hypothetische geval van een probleem in Geth. 

In het geval van de klanten voor de Consensuslaag ligt de zaak daarentegen anders, aangezien ze er pas een paar maanden in zitten.