區塊鏈概述
區塊鏈是近幾年來炙手可熱的話題，虛擬貨幣及智慧合約等應用都是使用區塊鏈技術來達成的。區塊鏈是一種以點對點 (Peer to Peer) 網路形成的分散式帳本。每一個帳本中都記錄著許多交易資料，記錄完後就會將交易資料打包成為區塊，而每一個區塊都會記錄著前一個區塊的資料，因此稱之為區塊鏈。在了解區塊鏈之前我們需要先了解區塊鏈類型跟區塊鏈節點。
區塊鏈類型
隨著使用場景不同會考慮隱私性、去中心化程度及信任程度等需求標準去選擇合適的區塊鏈類型，如今區塊鏈分成了三大類，分別為公有鏈、私有鏈及聯盟鏈，以下是簡單介紹：
- 公有鏈：不論是誰都可以存取公有鏈上的資訊，所有的資訊都是公開透明的，參與者可自由選擇加入或退出，例如：以太坊、比特幣
- 私有鏈：一般用於企業內部的情境，區塊打包者及記帳規則都是由機構中的參與者決定，較像是公司的私有帳本，隱密性較公有鏈高
- 聯盟鏈：用於多個企業間傳輸資料，這些企業組成聯盟，由所有機構共同管理，隱密性介於公有鏈跟私有鏈之間
區塊鏈節點
不管前面提到的哪種區塊鏈類型，在區塊鏈中節點是非常重要的組成元件，因為這些節點都是區塊鏈上的參與者，而這些節點實際上都是代表著一台計算機，但什麼樣的計算機能夠作為節點呢？
作為節點的計算機需具備以下條件：
- 擁有儲存空間：用於儲存區塊鏈上所有的交易副本
- 有連網的能力：同步並參與區塊鏈上的所有事件
除此之外，節點還分成很多種類，以下針對節點類型做介紹：
- 全節點 (Full Node)：基本的節點類型，具有完整的區塊鏈數據，並會參與到共識機制中。
- 輕量節點 (Lightweight Node)：每個輕量節點都需要連結到一個全節點，只會記錄特定的區塊鏈交易資料，主要用於查詢資料或與其他區塊進行通信，但不參與共識機制。
- RPC Node：讓客戶端通過網路遠程訪問來操作節點，使其可以去記錄及讀取區塊鏈上的交易。但因為 RPC 節點需要開放 API 供使用者使用，所以須採取必要的安全防護。
- 驗證節點 (Validator Node)：用於驗證客戶端提交的交易，但無法像採礦節點一樣參與新區塊的打包。
- 歸檔節點 (Archive Node)：紀錄著整個區塊鏈的交易紀錄，跟全節點 Full Node 的主要差異在於 Archive Node 可以對所有歷史紀錄進行保存，如此便可助於區塊鏈的相關分析，但相對的 Archive Node 也會佔用較多的儲存空間。
- 採礦節點 (Mining Node)：藉由解開數學問題來產生新的區塊，所以通常會需要非常強大的電腦計算能力。
因為區塊鏈中的節點是分散式的存在，這也為區塊鏈帶來了一些特別的好處：
- 去中心化：在區塊鏈中帳本是由每個節點共同管理，並非由單一中心節點集中管理
- 資料完整性：帳本會在每個節點都儲存一份，因此可以防止單一節點被入侵而造成資料毀損
Google Cloud for Blockchain
區塊鏈的運行會受到區域法令限制以及節點機器的性能影響，因此通常面臨運行上的困難並且也會耗費大量的營運成本，還有安全方面的維護也是不可忽視的。例如：上述提到的 RPC 節點需要適當的安全措施進行保護、DApp 的節點需要低延遲等等都是非常需要重視的問題。
而如今隨著上雲的趨勢崛起，Google Cloud 也為 Web3 提供了相應的服務讓區塊鏈節點方便運行在雲端上。其中包括關於節點管理、節點安全的解決方案，讓開發人員能夠專注在 DApp （Decentralized Application）的開發上，並為區塊鏈運行困難的問題提供了解決方案。為此 Google Cloud 推出了 Blockchain Node Engine 的節點託管服務，讓區塊鏈節點可以快速部署。除此之外，整個 Blockchain 運行的過程中還可以結合 Google Cloud 上的其他雲服務來因應不同的需求，進而讓整個Blockchain運作更加完整。
節點部署與管理
Google Cloud 上有許多服務可以幫助區鏈節點在雲端上更好的運行，也針對不同的需求有不同程度的選擇，可讓使用者建立較彈性的運作環境。
以下是您可以選擇的環境配置：
- 可結合 Cloud Load Balancer 幫助節點進行負載平衡
- 可將節點遷移至 Google Kubernetes Engine (GKE) 的 Node Pool 中進行管理，也可以一開始就在 GKE 裡面運行
- 若想降低延遲讓使用者可以更快速的取用節點資料也可配合 Cloud CDN 或 MemoryStore 做使用
節點安全
節點安全也是非常重要的議題，因此 Google Cloud 也可以讓您搭配 Cloud Armor 來保護節點安全。
Cloud Armor 是 Google Cloud 的網路應用程式防火牆的服務，這項服務提供分散式阻斷服務(DDoS)的防護機制，或可設定 VPC 的防火牆來過濾流量防火牆來過濾流量，只讓受信任機器即使用者可以存取到節點，讓節點多一層保護。
除此之外，在 Google Cloud 上的 Cloud KMS 金鑰管理服務也可以提供管理加密金鑰的服務，您可以以這些加密金鑰簽署交易藉此保護交易資料。
區塊鏈資料分析
近年來大數據的搜集及分析也非常重要，如此可將資料價值最大化，若再進一步結合機器學習也可做出未來趨勢預測。因此 Google Cloud 也提供了可透過 Pub/Sub 的服務將區塊鏈節點上的資料即時串流至 Big Query 中，再藉此進行數據分析，甚至可以做 ML 的預測，創造更多豐富的應用。
以上是 Google Cloud 針對 Web3 所提供的支援， 託管、安全防護及資料分析方面都有相對應的解決方案，希望能為開發人員提供更多的便利。若您想使用 Google Cloud 的 Blockchain Node Engine 請聯繫 Google Cloud 團隊，若是想了解更多 Web3 in Google Cloud 的資訊請參考 Web3 適用的 Google Cloud。
撰文者：Joanne Chen／目前專注於 infra 及 security 的領域，協助客戶雲端架構的執行
資料參考來源：
Node hosting on Google Cloud: a pillar of Web3 infrastructure
Introducing Blockchain Node Engine: fully managed node-hosting for Web3 development
