知らないと損をする！？仮想通貨のノードを知って利益を上げよう

ビットコインについて少し掘り下げて調べていくと、割と最初の方で出会うコトバに「ノード」があります。
初心者用の解説書などでは「仮想通貨のネットワークに接続している端末のことと理解しておけばよい」などと、ざっくりと書かれている場合が多いのですが、ノードにはさまざまな種類と重要な役割があり、仮想通貨を継続して取引していくのであれば、早めに理解しておいたほうがよいと言えます。

この記事では、そもそもノードは何か、どんな種類があってどんな役割を担っているのか、ビットコインのノードを例に主要なノードをご紹介します。

ノードとは

ノードとは、サーバー等の中央管理者を置かず、利用者すべての通信機器を直接接続し、お互いに監視し合うことで成立しているネットワーク（これをP2P（Peer to Peer：ピアツーピア）といいます）に参加している通信機器すべてを指します。ビットコインの取引において、ノードは「取引の監視」以外にも、非常に重要な4つの役割を担っています。

ノードがやること一覧

ノードがやること（役割、機能）は、ビットコインを例にとると、ルーティング、ブロックチェーンデータベース、マイニングそしてウォレットの4つに大別されます。
それぞれ詳しく見ていきましょう。

ルーティング

最初にルーティングですが、これは単語からイメージしやすいでしょう。ルーターは端末がインターネットにつながる状態を保持します。同様に端末がビットコインネットワークに接続する状態を保持し続ける役割を担うのが、このルーティング（ネットワークルーティング）です。
ネットワークルーティングは全てのノードが持つ機能で、ノードとなるための必須条件と言えます。

ブロックチェーンデータベース

次に、ノードはブロックチェーンの全てを保管することができます。一番最初に行われた取引から、たった今ブロックに組み込まれた最新の取引まで、全ての取引が記録されているのです。これをブロックチェーンデータベース（フルブロックチェーンデータベース）と呼びます。

この世界中に散らばっているフルブロックチェーンデータベース機能を持つノード全てにブロックチェーンが保管されているが故に、悪意を持った人が、存在しないビットコインを利用することができなくなっています。

マイニング

トランザクション（取引）の記録が正当か否かを判断し、正当と判断したものをブロックチェーンに書き込むことを指してマイニングと言います。また、ビットコインの新規発行はこのマイニングと同時に行われます。マイニングを行うことで、ビットコインを報酬として受け取ることができます。

ウォレット

ビットコインノードの４つめの役割は、仮想通貨を保存し、送受信するためのアドレス管理をすることです。この役割をお財布に見立ててウォレットといいます。ブロックチェーンデータベース機能と併用する場合もあれば、そうでない場合もあります。

ノードは4種類

ネットワーク上には沢山のノードが存在します。今日、ビットコインネットワークには10,000近くのノードが接続しています。実は、それら全てが上述の4つの機能を持っている訳ではありません。ノードによって、どの機能を使うかを選んでいます。故に、ノードの中でも複数種類に分かれるのですが、ここでは、代表的な「フルノード」と「SPVノード」、フルノードと混同されて使われている「マイナー」そしてSPVノードの関連事項として「ウォレット」についてご紹介します。

フルノード

上で述べた4つの役割（機能）すべてを持つノードを「フルノード」といいます。
マイニングの機能も持ちますが、だからと言ってマイニングに特化しているのかというとそうではありません。マイニングの方法には後述する軽量型（SPV）ノードを使った、すべてのトランザクション（取引）を検証せずに採掘を行うような方法もあるからです。これはSPVマイニングと呼ばれています。

フルノードをあえて定義するなら、「すべてのブロック（すべてのトランザクション）をダウンロードして検証するノード」と言えます。フルノードで最も重要な機能は「フルブロックチェーンデータベース」です。全ての取引記録をダウンロードし検証することで、ブロックチェーンネットワークの正当性、同期性を維持しています。

ただし、フルノードとしてビットコインのブロックチェーンの全てを保管する場合、数百GBの容量が必要です。ダウンロードには何十時間もかかります。これは一般に私達が使用するPCの場合現実的ではありません。

そもそも、マイニングを行うのでなければ、フルノードのマシンは不要であるため、フルノードを使用するユーザーは多くありません。
必要な容量が多くなるほど、フルノードの数は必然的に減っていきますが、フルノードが減少するとネットワークが脆弱になっていきます。

フルノードは自分で全ての取引記録を検証することができ、ほかのノードに依存しないためセキュリティが高いのが特徴です。取引所などは強固なセキュリティと二重支払いなどの回避が必要不可欠であるため、フルノードとなっています。

ヘッダーとは、ブロックの中の情報の説明書きのようなものです。トランザクションの検証を行う際は、保存されているヘッダを利用して、他のフルノードのブロックチェーンに情報を要求します。そのため、フルノードに依存してでないと検証を行うことができません。

マイナー

プルーフオブワーク（PoW）を行ってブロックにトランザクションを格納し、ビットコインネットワークに送信するを担うマイナーも、いわばノードのひとつと言えます。
フルノードと混同されがちですが、マイナーの主目的は採掘報酬を得ることであり、そのためにこそブロックを生成します。

フルノードは、ダウンロードしたすべてのブロック・トランザクションがビットコインの基本ルールを守っていることを検証・確認し、有効なもののみを他のノードやマイナーに伝達します。
一方マイナーも報酬を獲得するため、すべてのブロックとトランザクションの検証をフルノードと同様に行うことを原則としますが、上述のSPVマイニングのように、すべてを検証せずに採掘を行う方法もあるので、「フルノード＝マイナー」とはなりません。

ビットコインへの悪意のあるマイナーによる攻撃に重要な防御策となるのがフルノードです。よく話題に上る51%攻撃では、何もないところからお金を生成したり採掘報酬を勝手に増やしたりして、ビットコインネットワークのルールを破るようなことは通常できず、攻撃の範囲が限られますが、それは善良なフルノードが存在するという前提での話です。

ウォレット

上述したとおり、ウォレットは仮想通貨を保存し、送受信するためのアドレス管理機能を持っています。そして、大きくフルノードウォレットとSPVウォレットの二つに分類されます。

フルノードウォレットはPC上で走らせることを想定し、すべてのブロック（すべてのトランザクション）をダウンロードして検証することができるため、セキュリティの面でも優れています。
一方、Myceliumなどのスマートフォンウォレットはその容量の制約上、ブロックチェーン全体の保存はできず、SPVノードとなります。

軽量型のウォレットはフルノードに依存し、自分のアドレス情報などを伝達する必要があります。したがって接続したフルノードにIPアドレス情報などが結び付けられてしまい、プライバシーが保てない恐れがあります。
フルノードの場合は他のノードから受け取ったトランザクションも伝達するので、複数のトランザクションと紛れてトランザクションの特定ができなくなりますが、軽量型のSPVノードは自分のトランザクションしか送信しないと考えると、リスクの差は歴然となるでしょう。

実際は多くの善良なフルノードの存在により、不正なブロック（トランザクション）は弾かれるため、悪意のあるマイナーからの攻撃は防がれます。

マイナーになるノードとは

マイナーになるノードはフルノードのほかにソロマイナーと呼ばれるものがあります。これはルーティング、マイニングおよびウォレットの機能を持つノードです。

ウォレットになるノードとは

ウォレットになるノードにはフルノードとSPVノードがあります。普段使いのウォレットであればSPVノードで十分でしょう。

特殊なノード

スーパーノード(XEM)

スーパーノードはネム(NEM)ビットコインにおけるフルノードのようなものです。ただし、スーパーノードとなるには300万XEM以上を保有している必要があります。
ビットコインでマイニングに当たる取引承認方法をネム(NEM)ではハーベストと呼びます。NEMでは全てのノードがハーベストに参加することができるのですが、スーパーノードに対してハーベストを依頼する、という形をとります。

マスターノード(Dash)

仮想通貨のダッシュ(Dash)において取引の承認作業を行うノードは「マスターノード」と呼ばれ、ビットコインでのフルノードにあたります。

承認作業はマスターノードだけが行うのですが、承認作業を行うマスターノードは取引ごとにあらかじめランダムに選ばれるのがビットコインとの大きな相違点です。
あらかじめ承認作業をするノードが決まっていることにより、ダッシュの承認スピードは4秒（！）と、ビットコインの10分に対して驚異的なスピードをたたき出しています。

また、マスターノードは承認作業をしなくても、ただマスターノードであるだけで報酬がもらえます。
ただし、マスターノードになるには1,000DASH以上のコインを持っていることとPCを常時接続（接続ロスは1時間以内）しておかねばならず、多額の購入費と電気代等の負担もかかります。けれども、これはダッシュコインネットワークが正しく機能するために必要なことなのです

まとめ

ノードとは、ビットコインで言えばP2Pネットワークに接続する通信端末全てを指す言葉です。
ビットコイン取引を行っているスマホやパソコンなどの通信機器すべてがノードということになります。

中央管理者を置かない仮想通貨の世界においては、ノードがお互いを監視することによってブロックチェーンを維持し、取引を成り立たせています。
安全・安心を重視した取引を行いたい場合はフルノードを使用するとよいでしょう。サクサクと軽く使いたいなら、SPVノードが向いています。

仮想通貨は日々増え続けています。本文で紹介したもの以外にも、様々なバリエーションを持ったノードが登場してくると考えられます。