O que é um nó de blockchain: guia completo sobre tipos e funções dos nós de rede criptográfica

Se alguma vez se interessou por como funciona a blockchain, provavelmente já ouviu falar de nós. Um nó (ou node) é um computador ou servidor que armazena uma cópia de toda a informação da blockchain e troca esses dados com outros participantes da rede. Não é apenas um detalhe técnico – os nós são a base sobre a qual toda a arquitetura descentralizada das criptomoedas se sustenta.

Nó como base da rede distribuída: finalidade e funcionamento

No nível mais básico, um nó é um dispositivo com uma carteira de criptomoedas instalada, conectado à internet e sincronizado com outros computadores semelhantes. A rede de nós interligados forma a blockchain – um registo distribuído onde cada participante pode verificar informações sobre transações e o estado dos ativos.

Para operar um nó, são necessários alguns componentes: potência de processamento de servidor para lidar com os dados, uma ligação estável à internet e um software específico que permite ao nó interagir com o resto da rede. O funcionamento do nó não é possível offline – a ligação à internet é obrigatória para desempenhar todas as funções.

A maioria dos nós realiza três tarefas principais: guardar e transmitir informações sobre transações entre os participantes; verificar se todas as operações cumprem as regras de consenso (seja o algoritmo PoW ou PoS); manter um registo distribuído completo ou parcial, onde estão registadas todas as movimentações de fundos desde o início da blockchain.

Por que a blockchain precisa de múltiplos nós

Para manter a estabilidade da rede de criptomoedas, é necessário um grande número de servidores sincronizados entre si. A principal vantagem desta arquitetura é alcançar um efeito de descentralização sem perder velocidade na gestão de grandes volumes de informação.

Como os computadores-nós estão localizados em diferentes países e regiões do mundo, mesmo que a internet seja cortada numa determinada zona, a blockchain continuará a funcionar. Isto torna a rede resistente a tentativas de manipulação ou ataques a pontos geográficos específicos. Se todos os nós ficarem sob controlo de um único grupo, poderão manipular a rede, quebrando o princípio de descentralização que é uma das maiores vantagens das criptomoedas.

Para evitar esse cenário e garantir uma distribuição justa dos dados, as blockchains usam milhares de chamados nós comuns. Estes não participam na criação de novos blocos via mineração, mas mantêm toda a história de transações realizadas. Assim, nenhuma entidade consegue controlar toda a rede. Os utilizadores que disponibilizam recursos computacionais para suportar a blockchain recebem recompensas – assim os projetos incentivam a manutenção da descentralização.

Tipos de nó: desde os completos aos especializados

Os nós de criptomoedas variam em funcionalidades e capacidades. Existem vários tipos padrão, presentes na maioria das blockchains, e outros especializados usados em redes específicas para tarefas concretas.

Nós completos e leves: qual a diferença

Nós completos (Full nodes) foram criados na fase inicial do Bitcoin. Um nó completo descarrega e armazena toda a história da blockchain desde o seu início até ao momento atual. Estes formam a base da rede e garantem a validação das transações. Quando um utilizador envia moedas a outro, essa operação é registada e guardada em todos os nós completos simultaneamente.

Numa rede de criptomoedas, podem operar desde algumas milhares até dezenas de milhares de nós completos, trocando dados entre si continuamente. Para lidar com este volume de informação, são necessários recursos computacionais consideráveis. Quando um utilizador inicia uma nó completo pela primeira vez, ela precisa de tempo para sincronizar – descarregar toda a blockchain. Por exemplo, no final de 2022, o tamanho do arquivo do Bitcoin era cerca de 438 GB, e o download e verificação deste volume levava várias semanas.

Se um nó completo perder a ligação à rede, ao reconectar-se precisará de atualizar todos os dados gerados na sua ausência. Os nós completos têm a capacidade única de verificar assinaturas criptográficas e chaves para confirmar a validade dos blocos e transações. Se detectarem erro – como formato incorreto, falha no algoritmo, duplicação ou tentativa de manipulação – podem rejeitar a operação. Os proprietários de nós completos podem verificar transferências recebidas de forma autónoma e, se desejarem, participar na mineração ou validação, recebendo recompensas.

Nós leves (Light nodes) armazenam uma quantidade de informação muito menor. Este tipo de nó contém apenas os dados do bloco ao qual está conectado, não uma cópia completa da blockchain. Normalmente, não funcionam continuamente – são aplicações que se ligam a uma nó completo e obtêm dela as informações necessárias: saldo, detalhes de entradas e saídas de pagamentos. Uma nó leve usa um nó completo como intermediário para aceder aos dados da blockchain.

Este tipo de nó possui todas as funções essenciais para usar a criptomoeda, sem precisar de grande capacidade de processamento ou espaço de armazenamento. Pode até ser executada num telemóvel ou tablet. A sincronização de uma nó leve é quase instantânea – geralmente leva alguns segundos.

Nós completos podados (Pruned full nodes) ficam numa posição intermédia. Descarregam toda a blockchain inicialmente, mas depois eliminam automaticamente blocos antigos ao atingir um limite de armazenamento definido pelo utilizador, mantendo apenas os dados mais recentes. Normalmente, o tamanho desta nó pode ser ajustado, por exemplo, para 10 GB de espaço no disco.

Nós para mineração e staking: como funciona a recompensa

Nós de mineração (Mining nodes) participam na criação de novos blocos e são usadas apenas em blockchains que operam com o algoritmo Proof of Work (PoW). Podem ser completas ou leves, mas requerem hardware potente: CPU, GPU ou ASIC. Além disso, é necessário instalar software especializado de mineração.

Durante a mineração, por exemplo no Bitcoin, o nó resolve problemas matemáticos complexos. O resultado é um código único – um hash – que serve como prova criptográfica do trabalho realizado. O hash encontrado é enviado a outros nós para validação. Se a verificação for bem-sucedida, o minerador tem direito a acrescentar um novo bloco à cadeia e receber uma recompensa.

Nós de staking (Staking nodes) são semelhantes às de mineração, mas para redes com o algoritmo Proof of Stake (PoS). Também verificam transações e adicionam novos blocos, podendo ser completas ou leves. Em vez de cálculos complexos, a recompensa é concedida por manter uma quantidade específica de criptomoeda na conta do nó. Assim, para criar uma nó de staking, não é preciso comprar hardware caro – basta configurar corretamente o software e ter saldo suficiente de moedas.

Masternodes e nós especiais em redes de criptomoedas

Masternodes são uma versão avançada de um nó completo. Como um nó completo, armazenam toda a informação da blockchain e sincronizam-se continuamente, mas têm funções adicionais. A principal é garantir privacidade através de mistura e encaminhamento de transações entre diferentes carteiras.

Para criar uma masternode, o proprietário de uma nó completo deve cumprir certos requisitos. Normalmente, é necessário depositar e manter uma quantidade mínima de tokens do projeto na conta. Além disso, é preciso configurar um servidor (requisitos variam consoante a criptomoeda).

Quando um utilizador faz uma transação privada, as suas moedas passam por várias masternodes aleatórias pelo mundo, onde são misturadas com outros fundos. O número de rodadas de mistura pode ser controlado manualmente ou automaticamente. Assim, torna-se praticamente impossível rastrear a origem e o destino do pagamento. As masternodes podem operar com consenso PoS ou num sistema híbrido PoW/PoS. Para incentivar a criação e gestão de masternodes, o sistema distribui uma parte das comissões recebidas pelos mineradores. O valor da recompensa varia consoante o projeto. Uma variante especial de masternode na blockchain NEM é chamada supernó.

Nódulos Lightning funcionam na Lightning Network – uma segunda camada de infraestrutura de pagamentos sobre a blockchain do Bitcoin. Esta rede de canais de pagamento permite transações ultra rápidas. Os nós especializados nesta rede sincronizam-se entre si e com a blockchain principal. A principal diferença é que verificam apenas as operações que lhes dizem respeito diretamente, ao contrário dos nós padrão, que precisam validar todas as transações da rede. Assim, alcança-se máxima velocidade de processamento.

Validadoras e oráculos são funções adicionais que um nó pode ter numa rede descentralizada. Um validador verifica transações e confirma a sua validade. Podem operar com diferentes algoritmos, dependendo da blockchain. Um oráculo é um nó especial que fornece informações externas ao blockchain. Por exemplo, um oráculo pode fornecer taxas de câmbio atualizadas para contratos inteligentes num exchange descentralizado. Um script converte essa informação num formato compreensível para o contrato inteligente. O validador verifica depois os dados do oráculo juntamente com o resto da informação na blockchain. Como o sinal de um oráculo é verificado por múltiplos validadores independentes, aumenta-se a fiabilidade e segurança de toda a rede.

Forks e evolução das funções do nó

Cada projeto de criptomoeda está em constante desenvolvimento e aprimoramento. Para que as atualizações entrem em vigor na rede, é necessário que todos (ou a maioria) os nós as adotem. Às vezes, surgem desacordos entre desenvolvedores e operadores de nós quanto à implementação de certas mudanças – uma parte pode apoiar a atualização, enquanto outra a rejeita. Este processo é chamado fork.

Soft fork (Softfork) são melhorias e alterações suaves que não quebram a arquitetura base da blockchain. O proprietário do nó só precisa de atualizar o software. Se apenas alguns nós adotarem a atualização, a rede continuará a funcionar normalmente.

Hard fork (Hardfork) implica mudanças profundas e radicais na blockchain. Após um hard fork, o tipo de nós na rede pode mudar completamente. Por exemplo, em 2022, a Ethereum passou por uma grande atualização, mudando do algoritmo Proof of Work para Proof of Stake. Como resultado, as nós de mineração desapareceram, sendo substituídas por nós de staking com funções de validadores.

Se houver desacordo grave na comunidade sobre o hard fork, a rede pode dividir-se em duas versões incompatíveis. Uma mantém os parâmetros antigos e continua a operar segundo as regras antigas, enquanto a outra adota a nova arquitetura. Essa divisão deu origem a múltiplos forks de blockchains conhecidos, com diferentes funcionalidades e comunidades.