Was sind die verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten? Wie das Bitcoin-Netzwerk gepflegt wird

Ohne Bitcoin-Knoten, Bitcoin Wie wir wissen, wäre es nur ein Konzept, das nur wenigen Informatikern bekannt wäre.

Bitcoin-Knoten sind die zugrunde liegende Infrastruktur des Bitcoin-Netzwerks, die es sichert und verwaltet. Aber trotz ihrer Bedeutung werden Bitcoin-Knoten oft missverstanden oder gar nicht verstanden.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, was Bitcoin-Knoten sind, sowie die verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten und ihre Rolle im Bitcoin-Netzwerk.

Was ist Bitcoin?

Wenn die meisten Leute „Bitcoin“ sagen, beziehen sie sich auf Bitcoin kryptowährung. Aber Bitcoin ist mehr als das:

• Bitcoin ist ein Netzwerk; Es ist eine Sammlung von miteinander verbundenen Computern, die Informationen austauschen.
• Bitcoin ist ein Protokoll; Es handelt sich um eine Reihe von Regeln, wie Informationen im Netzwerk geteilt werden können.
• Bitcoin ist Software; Es ist ein Computerprogramm, das die Protokollregeln kennt und von Computern im Netzwerk ausgeführt wird, damit sie Informationen miteinander teilen können.

Die Verwendung desselben Wortes zur Beschreibung verschiedener (obwohl sicherlich verwandter) Dinge kann verwirrend sein. Für diesen Artikel verwenden wir die folgenden Begriffe, um auf die verschiedenen Verwendungen von „Bitcoin“ zu verweisen:

• BTC beschreibt Bitcoin die Kryptowährung, die Menschen kaufen, verkaufen und handeln.
• Bitcoin-Software beschreibt die Regeln des Bitcoin-Protokolls, die in einer Sprache codiert sind, die Computer verstehen und es ihnen ermöglichen, sich zu verbinden und Informationen über BTC-Transaktionen auszutauschen.
• Bitcoin-Netzwerk beschreibt das Netzwerk miteinander verbundener Computer, auf denen jeweils eine eigene Version der Bitcoin-Software ausgeführt wird.

Diese Unterscheidungen bieten einen hilfreichen Kontext zur Erläuterung der verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten. Bevor wir speziell auf Bitcoin-Knoten eingehen, lohnt es sich, kurz auf hoher Ebene zu erörtern, was Knoten sind.

Was sind Knoten?

Im Allgemeinen ist ein Knoten ein Punkt in einem Netzwerk. Beispielsweise ist ein Auto ein Knoten in einem Netzwerk von Autobahnen oder ein Arbeitskollege ein Knoten in einem beruflichen Netzwerk.

In der Welt der Computer sind Knoten mit einem Computernetzwerk verbundene Geräte, die Informationen übertragen, verarbeiten und speichern.

Knoten bestehen aus zwei Dingen: Hardware und Software. Hardware ist das physische Zeug – Mikrochips, Prozessoren usw. –, das zum Ausführen von Software erforderlich ist. Software ist eine Reihe von Anweisungen, die von Hardware gespeichert und ausgeführt werden können.

Zum Beispiel ist Ihr Smartphone ein Knotenpunkt im Internet. Die von Ihnen ausgeführten Apps (Browser, Messaging-Apps, Karten usw.) sind Softwareteile, die eine Verbindung zum Internet herstellen und Anweisungen geben können, welche Art von Informationen gesendet, empfangen und gespeichert werden sollen (z. B. Websites, Textnachrichten und Wegbeschreibungen). ). Diese Anweisungen und Informationen werden auf physischer Hardware verarbeitet und gespeichert, die sich in Ihrem Telefon und anderen mit dem Internet verbundenen Computern befindet.

Im Vergleich zum Internet und Mobiltelefonen sind das Bitcoin-Netzwerk und die Bitcoin-Knoten extrem einfach. Während das Internet und Mobiltelefone darauf ausgelegt sind, alle Arten von Informationen zu übertragen und zu speichern, sind das Bitcoin-Netzwerk und die Bitcoin-Knoten darauf ausgelegt, eine Art von Informationen zu übertragen und zu speichern – Daten, die BTC-Transaktionen darstellen.

Was sind Bitcoin-Knoten?

Bitcoin-Knoten sind Computer, die laufen Bitcoin-Software und sind mit dem verbunden Bitcoin-Netzwerk. Bitcoin-Knoten validieren, senden, verarbeiten und speichern BTC-Transaktionen.

BTC-Transaktionen werden gestapelt und in sogenannten Gruppen gespeichert Blöcke. Hier steht der Begriff Blockchain stammt von – historischen Transaktionen, die in Blöcken gespeichert sind, die miteinander verknüpft sind. Bevor ein Block zur Blockchain hinzugefügt wird, müssen Knoten überprüfen, ob die Transaktionen des Blocks gültig sind.

Bei dieser Überprüfung wird beispielsweise überprüft, ob dieselbe BTC zweimal ausgegeben wurde oder ob ein Absender tatsächlich die BTC hat, die er zu senden versucht. Der Prozess, bei dem sich einzelne Knoten gemeinsam auf die Gültigkeit eines Blocks (und der darin enthaltenen Transaktionen) einigen, bevor sie ihn der Blockchain hinzufügen, wird als bezeichnet Konsens.

Denn Bitcoin ist ein Peer-to-Peer-Zahlungssystem, hat es keine Vermittler oder Mittelsmänner, um Konsensregeln im Bitcoin-Netzwerk durchzusetzen. Daher müssen die Knoten untereinander einen Konsens erzielen. Sie tun dies mit der Bitcoin-Software.

Zusätzlich zu den Regeln des Bitcoin-Protokolls enthält die Bitcoin-Software eine vollständige Kopie der Bitcoin-Blockchain. Wenn also ein Knoten die Bitcoin-Software herunterlädt und sich mit dem Bitcoin-Netzwerk verbindet, hat er denselben Transaktionsverlauf und arbeitet nach denselben Regeln zur Überprüfung von Transaktionen wie jeder andere Bitcoin-Knoten. Wenn auf diese Weise eine neue Transaktion an das Netzwerk gesendet wird, erledigt jeder einzelne Knoten seine eigene Arbeit, um die Gültigkeit einer Transaktion zu überprüfen.

In ähnlicher Weise entscheidet jeder Knoten, wenn ein neuer Block an das Netzwerk gesendet wird, ob er ihn zu seiner Kopie der Blockchain hinzufügen möchte oder nicht. Dieses Design ermöglicht es Nodes, BTC-Transaktionen und -Blöcke vertrauenslos zu verifizieren.

Arten von Bitcoin-Knoten

Ein hilfreicher Rahmen zum Verständnis der verschiedenen Bitcoin-Knotentypen ist: Welche Rolle spielt der Node beim Hinzufügen von Blöcken zur Blockchain?

Die wichtigsten Arten von Bitcoin-Knoten

Denken Sie daran, dass Bitcoin-Knoten BTC-Transaktionen übertragen, validieren, verarbeiten und speichern – und Blöcke Sammlungen gültiger BTC-Transaktionen sind.

Voller Knoten

Wenn eine Transaktion stattfindet, nimmt sie ein Full Node auf. Volle Knoten die gesamte Blockchain speichern und alle Regeln des Bitcoin-Netzwerks mithilfe der Bitcoin-Software vollständig überprüfen können. Ein Full Node prüft die Gültigkeit der Transaktion anhand des Blockchain-Verlaufs und des in der Bitcoin-Software codierten Regelwerks.

Wenn die Transaktion gültig ist, sendet der vollständige Knoten sie an andere Knoten, mit denen er verbunden ist. Diese Knoten durchlaufen denselben Verifizierungsprozess. Sobald eine ausreichende Anzahl vollständiger Knoten zustimmt, dass die Transaktion gültig ist, wird sie zu einem Pool anderer gültiger Transaktionen hinzugefügt.

Miners

Bergbau Nodes oder Miner nehmen Transaktionen aus diesem Pool auf und verpacken sie in Blöcke.

Miners Führen Sie eine Version der Bitcoin-Software aus, die spezielle Regeln zum Erstellen und Vorschlagen von Blöcken für das Bitcoin-Netzwerk enthält. Dazu gehören Dinge wie die Größe eines Blocks, das Formatieren von Transaktionen und das Signieren eines Blocks.

Miner treten in einem Rennen gegeneinander an, um den nächsten Block zu erstellen. Sobald ein Miner glaubt, einen gültigen Block erstellt zu haben, sendet er den vorgeschlagenen Block an andere Knoten im Bitcoin-Netzwerk.

Full Nodes nehmen den Block auf und verifizieren, ähnlich wie sie eine einzelne Transaktion validieren, die Gültigkeit des Blocks gemäß den Regeln, die in der von ihnen ausgeführten Bitcoin-Software codiert sind. Wenn ein vollständiger Knoten einen Block für gültig hält, fügt er den Block zu seiner entsprechenden Kopie der Blockchain hinzu, sendet ihn an das Bitcoin-Netzwerk und andere Knoten durchlaufen denselben Verifizierungsprozess.

Sobald eine ausreichende Anzahl von Nodes den Block validiert und zu ihrer Kopie der Blockchain hinzugefügt hat, ist ein Konsens erreicht. An diesem Punkt werden die Transaktionen im Block verarbeitet, alle Knoten verifizieren und speichern die aktualisierte Version der Blockchain, und die Miner beginnen mit dem Rennen um die Erstellung des nächsten Blocks.

Mining: Vollständige Nodes vs. Miner

Miner erhalten einen Anreiz, gültige Blöcke zu erstellen und vorzuschlagen, da der Miner, dessen Block zur Blockchain hinzugefügt wird, eine Belohnung erhält. Dies Belohnung blockieren besteht aus neu geprägten BTC, die in die Bitcoin-Software vorprogrammiert sind, plus auf BTC lautende Gebühren für alle im Block enthaltenen Transaktionen.

Bergbau ist wettbewerbsfähig und teuer. Wenn ein Miner einen ungültigen Block vorschlägt (z. B. mit falschen Transaktionen), wird der Block von anderen Knoten abgelehnt und der Miner wird nicht für die Zeit und das Geld belohnt, die er für die Erstellung des Blocks aufgewendet hat. Daher werden Bergleute dazu angeregt, nur gültige Blöcke vorzuschlagen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Full Nodes und Minern besteht darin, dass Miner dem Bitcoin-Netzwerk neue Blöcke vorschlagen können und Full Nodes dies nicht können. Als Erweiterung können Bergleute Blockbelohnungen erhalten, während vollständige Knoten dies nicht können.

Die Ressourcenintensität des Mining bedeutet, dass Miner spezialisierte, leistungsstarke Hardware verwenden müssen, die speziell zum Erstellen und Vorschlagen neuer Blöcke entwickelt wurde. Im Gegensatz dazu können vollständige Knoten auf den meisten Laptops ausgeführt werden, und sogar auf einem Raspberry Pi.

Dies bringt uns zum dritten und letzten primären Typ von Bitcoin-Knoten – Light Nodes.

Lichtknoten

Lichtknoten Führen Sie eine spezielle Version der Bitcoin-Software aus, die, wie der Name schon sagt, eine leichte Version der Blockchain speichert. Diese Version der Blockchain enthält Blockheader, die Codes in jedem Block sind, die im Grunde sagen: „Dieser Block ist gültig“. Dies ermöglicht Light Nodes, sich mit dem Bitcoin-Netzwerk zu verbinden und Transaktionen durchzuführen, ohne dass der vollständige Verlauf gespeichert werden muss.

Wichtig ist jedoch, dass Light Nodes die Bitcoin-Netzwerkregeln nicht unabhängig überprüfen können und sich daher mit Full Nodes verbinden müssen, um die Blockdaten zu erhalten.

Mobile Wallets sind das häufigste Beispiel für Light Nodes. Die meisten Mobiltelefone (mit ein oder zwei ausnahmen) sind nicht leistungsfähig genug, um einen vollständigen Knoten auszuführen, und sind sicherlich nicht leistungsfähig genug, um einen Miner auszuführen. Aber sie sind leistungsfähig genug, um eine komprimierte Version der Blockchain mit Informationen über die BTC-Guthaben der Brieftaschen zu speichern. Wenn Sie BTC von Ihrem Telefon gesendet oder empfangen haben, ist Ihr Gerät ein Knoten im Bitcoin-Netzwerk!

Andere Arten von Bitcoin-Knoten

Full Nodes, Miner und Light Nodes sind die Haupttypen von Bitcoin-Knoten. Es gibt jedoch einige andere Arten von Knoten, die häufig erwähnt werden und Beschreibungen rechtfertigen.

• ⚡ Blitzknoten: Lightning ist ein Netzwerk, das auf dem Bitcoin-Netzwerk aufgebaut ist, damit Menschen BTC schneller und billiger abwickeln können. Lightning-Knoten koordinieren diese Aktivität.
• 🗄️ Archivknoten: Auch als vollständige Archivierungsknoten bezeichnet, sind Archivierungsknoten gleichbedeutend mit vollständigen Knoten; Sie speichern eine vollständige Kopie der Blockchain und können alle Bitcoin-Netzwerkregeln überprüfen. Die Unterscheidung rührt von der Tatsache her, dass Menschen Full Nodes manchmal in zwei Typen unterteilen – Archiv-Nodes und beschnittene Nodes.
• ✂️ Beschnittene Knoten: Beschnittene Knoten speichern den vollständigen Blockchain-Verlauf bis zu einer bestimmten Größe. Sobald diese Größenbeschränkung erreicht ist, beginnen sie damit, frühere Blöcke zu löschen oder zu bereinigen, damit sie Vollversionen neuer Blöcke speichern können. Beschnittene Knoten sind kleiner als volle Knoten, aber größer als helle Knoten.
• ⛏️ Mining-Pool-Knoten: Mining-Pool-Knoten orchestrieren die Mining-Aktivitäten von Gruppen von Minern, damit sie Ressourcen bündeln können, um neue Blöcke abzubauen. Wenn ein Mining-Pool-Knoten einen Block erstellt, der der Blockchain hinzugefügt wird, verteilt der Knoten die Blockbelohnung proportional zu ihrer Menge an Ressourcen an die Miner. Miner mögen Mining-Pools, weil sie dadurch konsistenter bezahlt werden. Anstatt beispielsweise alle 10 Blöcke 100 BTC zu erhalten, könnten sie alle 1 Blöcke 10 BTC erhalten.

Zusammenfassung

Bitcoin-Knoten sind mit dem Bitcoin-Netzwerk verbundene Computer, auf denen Bitcoin-Software ausgeführt wird, um BTC-Transaktionen und -Blöcke zu übertragen, zu validieren, zu verarbeiten und zu speichern. Es gibt drei Haupttypen von Bitcoin-Knoten.

• Volle Knoten Transaktionen und Blöcke vertrauenslos validieren, um einen Konsens über die Transaktionshistorie zu erzielen. Auf diese Weise entscheiden letztendlich Full Nodes, welche Blöcke dem Block hinzugefügt werden.
• Miners organisieren Transaktionen in Blöcken, die sie dann dem Bitcoin-Netzwerk vorschlagen. Wenn ein Block eines Miners zur Blockchain hinzugefügt wird, erhält der Miner die Blockbelohnung. Auf diese Weise erleichtern Miner das Inverkehrbringen neu geprägter BTC.
• Lichtknoten Speichern Sie eine abgespeckte Version der Bitcoin-Blockchain, indem Sie sich mit vollständigen Knoten verbinden. Auf diese Weise ermöglichen Light Nodes BTC-Transaktionen auf Geräten mit geringem Stromverbrauch wie Mobiltelefonen.