Vilka är de olika typerna av Bitcoin-noder? Hur Bitcoin-nätverket underhålls

Utan Bitcoin-noder, Bitcoin som vi vet skulle det bara vara ett begrepp känt av ett fåtal datavetare.

Bitcoin-noder är den underliggande infrastrukturen för Bitcoin-nätverket, som säkrar och underhåller det. Men trots deras betydelse missförstås Bitcoin-noder ofta eller förstås inte alls.

I den här artikeln kommer vi att utforska vad Bitcoin-noder är, liksom de olika typerna av Bitcoin-noder och deras roll i Bitcoin-nätverket.

Vad är Bitcoin?

När de flesta säger "Bitcoin" syftar de på Bitcoin kryptovaluta. Men Bitcoin är mer än så:

• Bitcoin är ett nätverk; det är en samling sammankopplade datorer som delar information.
• Bitcoin är ett protokoll; det är en uppsättning regler för hur information kan delas i nätverket.
• Bitcoin är mjukvara; det är ett datorprogram som kan protokollreglerna och som körs av datorer i nätverket så att de kan dela information med varandra.

Att använda samma ord för att beskriva olika (även om det säkert är relaterade) saker kan vara förvirrande. För det här styckets skull kommer vi att använda följande termer för att hänvisa till de olika användningarna av "Bitcoin":

• BTC beskriver Bitcoin kryptovalutan, som människor köper, säljer och handlar.
• Bitcoin-programvara beskriver Bitcoin-protokollreglerna som är kodade till ett språk som datorer förstår, vilket gör att de kan använda för att ansluta och dela information om BTC-transaktioner.
• Bitcoin-nätverk beskriver nätverket av sammankopplade datorer, som var och en kör sin egen version av programvaran Bitcoin.

Dessa differentiering ger ett användbart sammanhang för att förklara de olika typerna av Bitcoin-noder. Innan vi diskuterar Bitcoin-noder specifikt är det värt att kort diskutera på hög nivå vad noder är.

Vad är noder?

I allmänhet är en nod en punkt på ett nätverk. Till exempel är en bil en nod på ett nätverk av motorvägar, eller en arbetskollega en nod i ett professionellt nätverk.

I datorvärlden är noder enheter anslutna till ett datornätverk som överför, bearbetar och lagrar information.

Noder består av två saker: hårdvara och mjukvara. Hårdvara är det fysiska - mikrochips, processorer etc - som krävs för att köra programvara. Programvara är en uppsättning instruktioner som kan lagras och köras av hårdvara.

Till exempel är din smartphone en nod på internet. Apparna du kör (webbläsare, meddelandeappar, kartor, etc.) är mjukvara som kan ansluta till internet och ge det instruktioner för vilken typ av information som ska skickas, ta emot och lagras (som webbplatser, textmeddelanden och vägbeskrivningar). Dessa instruktioner och delar av information bearbetas och lagras på materiella delar av hårdvara som finns inuti din telefon och andra datorer som är anslutna till internet.

Jämfört med internet och mobiltelefoner är Bitcoin-nätverket och Bitcoin-noder extremt enkla. Medan internet och mobiltelefoner är designade för att överföra och lagra all slags information, är Bitcoin-nätverket och Bitcoin-noderna utformade för att överföra och lagra en typ av information - data som representerar BTC-transaktioner.

Vad är Bitcoin-noder?

Bitcoin-noder är datorer som körs Bitcoin-programvara och är anslutna till Bitcoin-nätverk. Bitcoin-noder validerar, sänder, bearbetar och lagrar BTC-transaktioner.

BTC-transaktioner grupperas och lagras i grupper som kallas klossar. Det är här termen blockchain kommer från – historiska transaktioner lagrade i block som är sammanlänkade. Innan ett block läggs till blockkedjan måste noder verifiera att blockets transaktioner är giltiga.

Denna verifiering innebär att man kontrollerar saker som om samma BTC användes två gånger eller om en avsändare faktiskt har den BTC som de försöker skicka. Processen med att enskilda noder kollektivt kommer överens om giltigheten av ett block (och de transaktioner det innehåller) innan det läggs till i blockkedjan kallas konsensus.

Eftersom Bitcoin är en peer-to-peer betalningssystem, den har inga mellanhänder eller mellanhänder för att upprätthålla konsensusregler på Bitcoin-nätverket. Därför måste noder uppnå konsensus sinsemellan. De gör detta med hjälp av Bitcoin-mjukvaran.

Utöver reglerna för Bitcoin-protokollet innehåller Bitcoin-mjukvaran en fullständig kopia av Bitcoin-blockkedjan. Så när en nod laddar ner Bitcoin-mjukvaran och ansluter till Bitcoin-nätverket har den samma transaktionshistorik och fungerar utifrån samma uppsättning regler för att verifiera transaktioner som alla andra Bitcoin-noder. På detta sätt, när en ny transaktion sänds till nätverket, gör varje enskild nod sitt eget arbete för att kontrollera en transaktions giltighet.

På samma sätt, när ett nytt block sänds till nätverket, bestämmer varje nod om den ska läggas till i sin kopia av blockkedjan eller inte. Denna design gör det möjligt för noder att trolöst verifiera BTC-transaktioner och block.

Typer av Bitcoin-noder

En användbar ram för att förstå de olika Bitcoin-nodtyperna är, vilken roll spelar noden för att lägga till block till blockkedjan?

De viktigaste typerna av Bitcoin-nod

Kom ihåg att Bitcoin-noder sänder, validerar, bearbetar och lagrar BTC-transaktioner – och block är samlingar av giltiga BTC-transaktioner.

Full nod

När en transaktion inträffar, hämtar en full nod den. Fulla noder lagra hela blockkedjan och kan fullständigt verifiera alla regler för Bitcoin-nätverket med hjälp av Bitcoin-mjukvaran. En fullständig nod kontrollerar transaktionens giltighet mot blockchain-historiken och uppsättningen regler som kodats i Bitcoin-mjukvaran.

Om transaktionen är giltig sänder den fullständiga noden den till andra noder som den är ansluten till. Dessa noder går igenom samma verifieringsprocess. När ett tillräckligt antal fullständiga noder är överens om att transaktionen är giltig, läggs den till en pool av andra giltiga transaktioner.

gruvarbetare

Gruvdrift noder, eller gruvarbetare, plockar upp transaktioner från denna pool och paketerar dem i block.

gruvarbetare köra en version av Bitcoin-mjukvaran som innehåller speciella regler för att skapa och föreslå block till Bitcoin-nätverket. Detta inkluderar saker som hur stort ett block kan vara, hur man formaterar transaktioner och hur man signerar ett block.

Gruvarbetare tävlar mot varandra i ett lopp för att skapa nästa block. När en gruvarbetare tror att den har skapat ett giltigt block, sänder den det föreslagna blocket till andra noder på Bitcoin-nätverket.

Fulla noder plockar upp blocket och, på liknande sätt som hur de validerar en enskild transaktion, verifierar de blockets giltighet enligt reglerna som är kodade i Bitcoin-mjukvaran de kör. Om en fullständig nod anser att ett block är giltigt lägger den till blocket i sin respektive kopia av blockkedjan, sänder det till Bitcoin-nätverket och andra noder går igenom samma verifieringsprocess.

När ett tillräckligt antal noder validerar blocket och lägger till det i sin kopia av blockkedjan uppnås konsensus. Vid denna tidpunkt bearbetas transaktionerna i blocket, alla noder verifierar och lagrar den uppdaterade versionen av blockkedjan, och gruvarbetare börjar kapplöpningen för att skapa nästa block.

Gruvdrift: Fulla noder vs gruvarbetare

Gruvarbetare uppmuntras att skapa och föreslå giltiga block eftersom gruvarbetaren vars block läggs till blockkedjan får en belöning. Detta blockera belöning består av nypräglade BTC som är förprogrammerade i Bitcoin-mjukvaran, plus BTC-denominerade avgifter för alla transaktioner som ingår i blocket.

Gruvdrift är konkurrenskraftigt och dyrt. Om en gruvarbetare föreslår ett ogiltigt block (till exempel med falska transaktioner), avvisas blocket av andra noder och gruvarbetaren belönas inte för den tid och pengar som spenderas för att skapa blocket. Därför uppmuntras gruvarbetare att endast föreslå giltiga block.

En nyckelskillnad mellan fulla noder och gruvarbetare är att gruvarbetare kan föreslå nya block till Bitcoin-nätverket och att hela noder inte kan. I förlängningen kan gruvarbetare få blockbelöningar medan fulla noder inte kan.

Gruvdriftens resursintensitet innebär att gruvarbetare måste använda specialiserad, kraftfull hårdvara utformad specifikt för att skapa och föreslå nya block. Däremot kan fullständiga noder köras på de flesta bärbara datorer, och till och med en hallon Pi.

Detta för oss till den tredje och sista primära typen av Bitcoin-nod – lätta noder.

Ljusa noder

Ljusa noder köra en speciell version av Bitcoin-mjukvara som lagrar, som namnet antyder, en lättviktsversion av blockkedjan. Den här versionen av blockkedjan innehåller blockrubriker, som är koder i varje block som i princip säger "det här blocket är giltigt". Detta gör att lätta noder kan ansluta till och handla på Bitcoin-nätverket, utan att behöva lagra dess fullständiga historik.

Viktigt är dock att detta betyder att lätta noder inte självständigt kan verifiera Bitcoin-nätverksreglerna och därför måste ansluta till fullständiga noder för att få blockdata.

Mobila plånböcker är det vanligaste exemplet på lätta noder. De flesta mobiltelefoner (med ett eller två undantag) är inte tillräckligt kraftfulla för att köra en fullständig nod, och är definitivt inte tillräckligt kraftfulla för att köra en gruvarbetare. Men de är kraftfulla nog att lagra en komprimerad version av blockkedjan med information om plånböcker som adresserar BTC-saldon. Om du har skickat eller tagit emot BTC från din telefon är din enhet en nod på Bitcoin-nätverket!

Andra typer av Bitcoin-noder

Fulla noder, gruvarbetare och lätta noder är huvudtyperna av Bitcoin-noder. Det finns dock några andra typer av noder som nämns ofta och som kräver beskrivningar.

• ⚡ Blixtnoder: blixt~~POS=TRUNC är ett nätverk byggt ovanpå Bitcoin-nätverket så att människor kan handla BTC snabbare och billigare. Blixtnoder koordinerar denna aktivitet.
• 🗄️ Arkivnoder: Även känd som fullständiga arkivnoder, arkivnoder är synonyma med fullständiga noder; de lagrar en fullständig kopia av blockkedjan och kan verifiera alla Bitcoin-nätverksregler. Differentieringen härrör från det faktum att människor ibland delar upp hela noder i två typer - arkivnoder och beskärade noder.
• ✂️ Beskärade noder: Beskärade noder lagrar hela blockchain-historiken upp till en viss storlek. När denna storleksgräns är uppfylld börjar de ta bort eller beskära tidigare block så att de kan lagra fullständiga versioner av nya block. Beskärade noder är mindre än hela noder men större än lätta noder.
• ⛏️ Gruvpoolnoder: Gruvpoolsnoder orkestrerar gruvaktivitet från grupper av gruvarbetare så att de kan slå samman resurser för att bryta nya block. När en gruvpoolsnod skapar ett block som läggs till blockkedjan, fördelar noden blockbelöningen till gruvarbetare i proportion till deras mängd resurser. Gruvarbetare gillar gruvpooler eftersom det betyder att de får mer konsekvent betalt. Till exempel, istället för att få 10 BTC var 100:e block, kan de få 1 BTC var 10:e block.

Sammanfattning

Bitcoin-noder är datorer anslutna till Bitcoin-nätverket som kör Bitcoin-programvara för att sända, validera, bearbeta och lagra BTC-transaktioner och -block. Det finns tre huvudtyper av Bitcoin-noder.

• Fulla noder validera förtroendelöst transaktioner och blockeringar för att uppnå konsensus om transaktionshistoriken. På detta sätt avgör fullständiga noder i slutändan vilka block som läggs till i blocket.
• gruvarbetare organisera transaktioner i block som de sedan föreslår till Bitcoin-nätverket. Om en gruvarbetares block läggs till blockkedjan får gruvarbetaren blockbelöningen. På detta sätt underlättar gruvarbetare att nypräglade BTC kommer i omlopp.
• Ljusa noder lagra en förminskad version av Bitcoin-blockkedjan genom att ansluta till fullständiga noder. På detta sätt tillåter lätta noder BTC-transaktioner på enheter med låg effekt som mobiltelefoner.