Jakie są różne typy węzłów Bitcoin? Jak utrzymywana jest sieć Bitcoin

Bez węzłów Bitcoin, Bitcoin jak wiemy, byłaby to koncepcja znana tylko kilku informatykom.

Węzły Bitcoin stanowią podstawową infrastrukturę sieci Bitcoin, zabezpieczającą ją i utrzymującą. Jednak pomimo ich znaczenia, węzły Bitcoin są często źle rozumiane lub w ogóle nie rozumiane.

W tym artykule zbadamy, czym są węzły Bitcoin, a także różne typy węzłów Bitcoin i ich rola w sieci Bitcoin.

Czym jest Bitcoin?

Kiedy większość ludzi mówi „Bitcoin”, ma na myśli Bitcoin kryptowaluta. Ale Bitcoin to coś więcej:

• Bitcoin to sieć; jest to zbiór wzajemnie połączonych komputerów, które dzielą się informacjami.
• Bitcoin jest protokołem; jest to zbiór zasad dotyczących udostępniania informacji w sieci.
• Bitcoin to oprogramowanie; jest to program komputerowy, który zna zasady protokołu i jest uruchamiany przez komputery w sieci, aby mogły dzielić się między sobą informacjami.

Używanie tego samego słowa do opisania różnych (choć z pewnością powiązanych) rzeczy może być mylące. Na potrzeby tego artykułu będziemy używać następujących terminów w odniesieniu do różnych zastosowań „Bitcoina”:

• BTC opisuje Bitcoin jako kryptowalutę, którą ludzie kupują, sprzedają i handlują.
• Oprogramowanie Bitcoin opisuje zasady protokołu Bitcoin zakodowane w języku zrozumiałym dla komputerów, umożliwiającym im łączenie się i udostępnianie informacji o transakcjach BTC.
• Sieć Bitcoin opisuje sieć wzajemnie połączonych komputerów, z których każdy obsługuje własną wersję oprogramowania Bitcoin.

Te rozróżnienia zapewniają pomocny kontekst do wyjaśnienia różnych typów węzłów Bitcoin. Zanim omówimy konkretnie węzły Bitcoin, warto krótko omówić na wysokim poziomie, czym są węzły.

Co to są węzły?

Ogólnie rzecz biorąc, węzeł jest punktem w sieci. Na przykład samochód jest węzłem w sieci autostrad, a kolega z pracy węzłem w sieci zawodowej.

W świecie komputerów węzły to urządzenia podłączone do sieci komputerowej, które przesyłają, przetwarzają i przechowują informacje.

Węzły składają się z dwóch rzeczy: sprzętu i oprogramowania. Sprzęt to elementy fizyczne — mikrochipy, procesory itp. — wymagane do uruchomienia oprogramowania. Oprogramowanie to zestaw instrukcji, które mogą być przechowywane i uruchamiane przez sprzęt.

Na przykład Twój smartfon jest węzłem w Internecie. Aplikacje, które uruchamiasz (przeglądarki, komunikatory, mapy itp.) to programy, które mogą łączyć się z Internetem i przekazywać mu instrukcje dotyczące rodzaju informacji, które należy wysyłać, odbierać i przechowywać (takich jak strony internetowe, wiadomości tekstowe i wskazówki dojazdu). ). Te instrukcje i informacje są przetwarzane i przechowywane na materialnych elementach sprzętu znajdujących się wewnątrz telefonu i innych komputerów podłączonych do Internetu.

W porównaniu z Internetem i telefonami komórkowymi sieć Bitcoin i węzły Bitcoin są niezwykle proste. Podczas gdy Internet i telefony komórkowe są zaprojektowane do przesyłania i przechowywania wszelkiego rodzaju informacji, sieć Bitcoin i węzły Bitcoin są zaprojektowane do przesyłania i przechowywania jednego rodzaju informacji – danych reprezentujących transakcje BTC.

Czym są węzły Bitcoin?

Węzły Bitcoin to działające komputery Oprogramowanie Bitcoin i są podłączone do Sieć Bitcoin. Węzły Bitcoin sprawdzają, transmitują, przetwarzają i przechowują transakcje BTC.

Transakcje BTC są grupowane i przechowywane w grupach zwanych Bloki. Stąd ten termin blockchain pochodzi z — transakcji historycznych przechowywanych w połączonych ze sobą blokach. Zanim blok zostanie dodany do łańcucha bloków, węzły muszą sprawdzić, czy transakcje w bloku są prawidłowe.

Weryfikacja ta polega na sprawdzeniu, czy ten sam BTC został wydany dwukrotnie lub czy nadawca faktycznie posiada BTC, które próbuje wysłać. Proces, w którym poszczególne węzły wspólnie uzgadniają ważność bloku (i zawartych w nim transakcji) przed dodaniem go do łańcucha bloków, nazywa się zgoda.

Ponieważ Bitcoin jest system płatności typu peer-to-peer, nie ma pośredników ani pośredników w celu egzekwowania zasad konsensusu w sieci Bitcoin. Dlatego węzły muszą osiągnąć konsensus między sobą. Robią to za pomocą oprogramowania Bitcoin.

Oprócz zasad protokołu Bitcoin, oprogramowanie Bitcoin zawiera pełną kopię łańcucha bloków Bitcoin. Tak więc, gdy węzeł pobiera oprogramowanie Bitcoin i łączy się z siecią Bitcoin, ma tę samą historię transakcji i działa na podstawie tego samego zestawu reguł weryfikacji transakcji, co każdy inny węzeł Bitcoin. W ten sposób, gdy w sieci rozgłaszana jest nowa transakcja, każdy pojedynczy węzeł samodzielnie sprawdza ważność transakcji.

Podobnie, gdy nowy blok jest transmitowany do sieci, każdy węzeł decyduje, czy dodać go do swojej kopii łańcucha bloków. Ten projekt pozwala węzłom na bezzawodną weryfikację transakcji i bloków BTC.

Rodzaje węzłów Bitcoin

Pomocną ramą do zrozumienia różnych typów węzłów Bitcoin jest: jaką rolę odgrywa węzeł w dodawaniu bloków do łańcucha bloków?

Główne typy węzłów Bitcoin

Pamiętaj, że węzły Bitcoin transmitują, sprawdzają, przetwarzają i przechowują transakcje BTC – a bloki to zbiory ważnych transakcji BTC.

Pełny węzeł

Kiedy następuje transakcja, pełny węzeł ją odbiera. Pełne węzły przechowuj cały łańcuch bloków i możesz w pełni zweryfikować wszystkie zasady sieci Bitcoin za pomocą oprogramowania Bitcoin. Pełny węzeł sprawdza ważność transakcji pod kątem historii blockchain i zestawu reguł zakodowanych w oprogramowaniu Bitcoin.

Jeśli transakcja jest ważna, pełny węzeł rozgłasza ją do innych węzłów, z którymi jest połączony. Węzły te przechodzą ten sam proces weryfikacji. Gdy wystarczająca liczba pełnych węzłów uzna, że ​​transakcja jest ważna, zostaje ona dodana do puli innych ważnych transakcji.

Górniczy

Górnictwo węzły lub górnicy pobierają transakcje z tej puli i pakują je w bloki.

Górniczy uruchom wersję oprogramowania Bitcoin, która zawiera specjalne zasady tworzenia i proponowania bloków w sieci Bitcoin. Obejmuje to takie kwestie, jak duży może być blok, sposób formatowania transakcji i sposób podpisywania bloku.

Górnicy rywalizują ze sobą w wyścigu o utworzenie kolejnego bloku. Gdy górnik uzna, że ​​utworzył prawidłowy blok, rozgłasza proponowany blok do innych węzłów w sieci Bitcoin.

Pełne węzły przejmują blok i w podobny sposób, jak walidują pojedynczą transakcję, weryfikują ważność bloku zgodnie z regułami zakodowanymi w działającym na nich oprogramowaniu Bitcoin. Jeśli pełny węzeł uzna blok za ważny, dodaje go do odpowiedniej kopii łańcucha bloków, transmituje go do sieci Bitcoin, a inne węzły przechodzą ten sam proces weryfikacji.

Kiedy wystarczająca liczba węzłów zatwierdzi blok i doda go do swojej kopii łańcucha bloków, konsensus zostanie osiągnięty. W tym momencie transakcje w bloku są przetwarzane, wszystkie węzły weryfikują i przechowują zaktualizowaną wersję blockchainu, a górnicy rozpoczynają wyścig o utworzenie kolejnego bloku.

Wydobywanie: pełne węzły vs górnicy

Górnicy są zachęcani do tworzenia i proponowania prawidłowych bloków, ponieważ górnik, którego blok zostanie dodany do łańcucha bloków, otrzymuje nagrodę. Ten nagroda blokowa składa się z nowo wybitych BTC zaprogramowanych w oprogramowaniu Bitcoin oraz opłat denominowanych w BTC za wszystkie transakcje zawarte w bloku.

Wydobycie jest konkurencyjne i drogie. Jeśli górnik zaproponuje nieprawidłowy blok (na przykład z fałszywymi transakcjami), blok zostanie odrzucony przez inne węzły, a górnik nie zostanie nagrodzony za czas i pieniądze wydane na utworzenie bloku. Dlatego też górnicy są zachęcani do proponowania wyłącznie prawidłowych bloków.

Kluczowa różnica między pełnymi węzłami a górnikami polega na tym, że górnicy mogą proponować nowe bloki do sieci Bitcoin, a pełne węzły nie. Co za tym idzie, górnicy mogą otrzymywać nagrody blokowe, podczas gdy pełne węzły nie.

Zasobochłonność wydobycia oznacza, że ​​górnicy muszą używać specjalistycznego, wydajnego sprzętu zaprojektowanego specjalnie do tworzenia i proponowania nowych bloków. Natomiast pełne węzły mogą działać na większości laptopów, a nawet na Raspberry Pi.

To prowadzi nas do trzeciego i ostatniego podstawowego typu węzła Bitcoin – węzłów lekkich.

Węzły świetlne

Węzły świetlne uruchom specjalną wersję oprogramowania Bitcoin, która przechowuje, jak sama nazwa wskazuje, lekką wersję łańcucha bloków. Ta wersja łańcucha bloków zawiera nagłówki bloków, które są kodami w każdym bloku, które w zasadzie mówią „ten blok jest ważny”. Dzięki temu węzły lekkie mogą łączyć się z siecią Bitcoin i dokonywać w niej transakcji, bez konieczności przechowywania jej pełnej historii.

Co jednak ważne, oznacza to, że węzły lekkie nie mogą samodzielnie zweryfikować zasad sieci Bitcoin i dlatego muszą połączyć się z pełnymi węzłami, aby uzyskać dane blokowe.

Portfele mobilne są najczęstszym przykładem lekkich węzłów. Większość telefonów komórkowych (z jednym lub dwoma wyjątkami) nie są wystarczająco mocne, aby uruchomić pełny węzeł i z pewnością nie są wystarczająco mocne, aby uruchomić górnika. Są jednak wystarczająco potężne, aby przechowywać skompresowaną wersję łańcucha bloków z informacjami o portfelach i saldach BTC. Jeśli wysłałeś lub otrzymałeś BTC ze swojego telefonu, Twoje urządzenie jest węzłem w sieci Bitcoin!

Inne typy węzłów Bitcoin

Węzły pełne, górnicze i lekkie to główne typy węzłów Bitcoin. Jednakże często wspomina się o innych typach węzłów, które wymagają opisu.

• ⚡ Węzły błyskawic: Lightning to sieć zbudowana na bazie sieci Bitcoin, dzięki czemu ludzie mogą dokonywać transakcji BTC szybciej i taniej. Węzły piorunowe koordynują tę aktywność.
• 🗄️ Węzły archiwum: Węzły archiwalne, zwane także pełnymi węzłami archiwalnymi, są synonimem pełnych węzłów; przechowują pełną kopię łańcucha bloków i mogą weryfikować wszystkie reguły sieci Bitcoin. Rozróżnienie wynika z faktu, że ludzie czasami dzielą pełne węzły na dwa typy — węzły archiwalne i węzły przycięte.
• ✂️ Przycięte węzły: Przycięte węzły przechowują pełną historię łańcucha bloków do określonego rozmiaru. Po osiągnięciu tego limitu rozmiaru rozpoczynają usuwanie lub czyszczenie wcześniejszych bloków, aby móc przechowywać pełne wersje nowych bloków. Przycięte węzły są mniejsze niż węzły pełne, ale większe niż węzły lekkie.
• ⛏️ Węzły puli wydobywczej: Węzły puli wydobywczej koordynują działalność wydobywczą grup górników, dzięki czemu mogą łączyć zasoby w celu wydobywania nowych bloków. Kiedy węzeł puli wydobywczej tworzy blok, który jest dodawany do łańcucha bloków, węzeł rozdziela nagrodę za blok pomiędzy górników proporcjonalnie do ilości ich zasobów. Górnicy lubią baseny wydobywcze, ponieważ oznacza to, że otrzymują bardziej spójne wynagrodzenie. Na przykład zamiast otrzymywać 10 BTC co 100 bloków, mogliby otrzymać 1 BTC co 10 bloków.

Podsumowanie

Węzły Bitcoin to komputery podłączone do sieci Bitcoin, na których uruchamiane jest oprogramowanie Bitcoin w celu transmisji, sprawdzania poprawności, przetwarzania i przechowywania transakcji i bloków BTC. Istnieją trzy główne typy węzłów Bitcoin.

• Pełne węzły bezzawodnie zatwierdzaj transakcje i bloki w celu osiągnięcia konsensusu w sprawie historii transakcji. W ten sposób pełne węzły ostatecznie decydują, które bloki zostaną dodane do bloku.
• Górniczy organizują transakcje w bloki, które następnie proponują sieci Bitcoin. Jeśli blok górnika zostanie dodany do łańcucha bloków, górnik otrzyma nagrodę za blok. W ten sposób górnicy ułatwiają wejście do obiegu nowo wybitych BTC.
• Węzły świetlne przechowuj uproszczoną wersję łańcucha bloków Bitcoin, łącząc się z pełnymi węzłami. W ten sposób lekkie węzły umożliwiają transakcje BTC na urządzeniach o niskim poborze mocy, takich jak telefony komórkowe.