在比特幣網絡上運行全節點

與礦工一樣,全節點在維護和保持比特幣網絡安全方面發揮著至關重要的作用。

基於區塊鏈技術、去中心化架構以及致力於支持生態系統的社區的優勢,比特幣是一個高彈性的網絡,正常運行時間接近99.99%

目前,比特幣網絡上有近9700個全節點在運行。不過,這個數字只包括人人可見的公共節點,而沒有計算其他被Tor等協議隱藏的節點。

在本文中,我們將向您介紹全節點的優勢、運營全節點的潛在風險,以及它們與BTC礦工的區別。

什麼是節點?

在計算機系統中,節點指的是連接到網絡上負責執行各種功能的物理或虛擬設備。

無論網絡是集中式還是分散式,生態系統都需要相當數量的相互連接的節點來保證功能和處理交易。

也就是說,與利用中心化架構的傳統解決方案不同,區塊鏈是分佈式系統,用戶可以在沒有中間商的情況下以點對點(P2P)的方式進行貨幣交易。

區塊鏈不是中央服務器,而是由一個廣泛的計算機網絡來維護,這些計算機達成共識,以驗證交易並向鏈上添加新的區塊。

因此,該網絡是真正的去中心化、不可更改和抗審查的。任何人都可以加入和參與比特幣等公共區塊鏈共識機制,網絡中不存在一個人比其他人更有權威。

基於這些原因,節點在比特幣網絡中扮演著更為關鍵的角色。

在BTC生態系統中,實際上任何連接到比特幣接口的設備或計算機都被認為是一個節點,因為它們在執行不同功能的同時也充當了通信點。

然而,並不是所有的比特幣節點都是平等的,有些節點的職能比其他節點更重要。

什麼是比特幣全節點?

全節點是連接到比特幣網絡的計算機設備,負責全面驗證現有以及新的交易和區塊。

換句話說,大多數全節點下載並存儲自BTC推出以來的每一筆交易和區塊,並對其進行驗證,以確保它們符合比特幣的所有共識規則。

我們特意寫了 “大多數”,因為也可以通過使用區塊鏈的縮減副本來運行全節點,以節省存儲空間(截至2021年4月6日,比特幣區塊鏈的大小接近340GB)。

一旦一筆交易或一個區塊得到全節點的驗證,它就會將數據轉發到其他全節點以達成共識。

比特幣網絡的共識規則:

˙每個區塊只能創建一定數量的比特幣,自上次BTC減半以來,每個區塊的比特幣數量為6.25 BTC。

˙交易出去的BTC必須有正確的簽名。

˙交易和區塊都必須採用正確的數據格式。

˙已經發生的交易不能在一個區塊鏈內雙花。

有趣的是,無論如何,全節點都會做正確的事情。

出於這個原因,萬一一筆交易或一個區塊違反了共識規則,即使網絡中所有其他節點都將其標記為有效,它也會被拒絕。

由於他們使用標準化的規則和軟件(例如,比特幣核心)以及定期相互溝通,因此全節點很容易發現不誠實或惡意的節點。一經發現,腐敗節點將自動從比特幣網絡中被斷開。

除了全節點,比特幣網絡還具有其他節點類型,包括:

超級節點:超級節點或監聽節點是公開可見的完整節點。換句話說,超級節點的功能是作為一個再分配點,向每一個與它建立連接的節點提供數據。超級節點通常24小時不間斷運行,同時具有連接比特幣網絡中眾多其他節點的功能。

輕量級客戶端:輕量級,或簡化支付驗證(SPV)客戶端是連接到比特幣網絡的設備和計算機,它們不驗證區塊或存儲區塊鏈的副本。相反,它們作為通信端點,從完整節點收集信息。

挖礦節點:礦工操作專門的挖礦設備(ASICs)來解決複雜的密碼難題。作為轉賬費用和區塊獎勵的交換,他們驗證交易並向鏈上添加新的區塊。出於這個原因,大多數礦工也是全節點。

比特幣礦工和全節點有何區別?

在加密世界中,礦工和全節點經常被互換使用。

雖然他們在比特幣生態系統中服務於相同的目的–保護和維護網絡,但全節點和礦工之間存在一些重大差異。

如前所述,礦工操作專門的挖礦設備來驗證比特幣網絡中的區塊和交易,他們通過工作獲得獎勵和費用。

另一方面,全節點還通過與其他節點溝通,驗證所有區塊和交易,同時確保它們符合共識規則,從而維護生態系統。然而,全節點既不用解決數學難題,也不會因為保護網絡安全而獲得獎勵。

由於這些原因,大多數比特幣礦工都是全節點,但只有一小部分全節點在挖BTC。

為了更好地理解兩者之間的區別,我們來看看礦工和全節點相互合作驗證區塊和交易的過程。

  1. Alicia Keys通過她的錢包向同事Bob Dylan發送BTC。
  2. 一個全節點接收到Alicia的交易,並在整個網絡中轉發其數據,直到到達所有節點。
  3. 礦工與全節點進行通信,以獲取交易信息,將其數據轉換為哈希值,這是一個獨特的32個字符的字符串。
  4. 礦工們用他們的哈希值將Alicia的交易與其他交易聯繫起來,創建一個交易鏈,他們將其處理成區塊。
  5. 礦工處理完區塊後,會用它的哈希值與分佈式賬本上的前一個區塊進行鏈接。
  6. 當一個完整的挖礦過程完成後,礦工會與全節點進行通信,向他們提供新挖出的區塊和其中交易的所有數據,作為交換收取交易費用和區塊獎勵。
  7. 當達到必要的確認數量後,Alicia的BTC將到達Bob的比特幣錢包。

總之,全節點負責存儲比特幣區塊鏈,監控礦工和其他節點,以及根據共識規則驗證交易和區塊。

雖然礦工也會驗證轉賬和向鏈上添加新的區塊,但他們並沒有義務執行比特幣共識規則。相反,他們利用自己的計算能力來解決數學難題,同時與其他人競爭區塊獎勵。

運行全節點有哪些好處?

在比特幣上運行一個全節點可以為用戶提供多種好處,我們在本節中做了整理:

˙保證網絡安全:比特幣的節點越多,網絡的彈性就越大,對惡意方和攻擊者提供更好的整體保護。出於這個原因,通過運行一個比特幣全節點,你可以幫助維護和保護生態系統的安全。

˙提高隱私性:下載整個比特幣區塊鏈是通過錢包持有、發送和接收加密貨幣的最私密方式。與輕量級客戶端洩露你的公鑰數據不同,操作一個全節點可以防止任何人了解哪些BTC地址屬於你。

˙提高安全性:在某些情況下,惡意方可以暫時欺騙輕量級客戶端接受無效的區塊或交易。雖然這在大多數情況下不會帶來問題,但對於那些利用自動處理BTC轉賬的服務的人來說,可能會造成經濟損失。另一方面,全節點具有增強的安全性,並保護用戶免受上述情況的影響。

˙防止“邪惡礦工”的情況:假設有一個(但可能性極低)的場景,“邪惡礦工”獲得了比特幣網絡的控制權,根據他們的喜好調整網絡規則,比如增加區塊獎勵。在這種情況下,輕量級客戶端不會抵制這些變化,而是按照大多數礦工的說法去做。與此同時,全節點會嘗試執行共識規則。因此,由於惡意礦工已經接管了網絡,輕量級客戶端將無法與全節點進行交易。如果網絡中的全節點數量較多,輕量級客戶端會很快意識到他們無法向完整節點發送交易,並避免使用比特幣區塊鏈,直到攻擊者被消滅。反之,當網絡中只有少數全節點時,輕量級客戶端會主動利用BTC方案,導致惡意礦工成功劫持比特幣區塊鏈。

˙更快的查詢速度:通過運行一個全節點,用戶在設備上擁有一個完整的區塊鏈副本。為此,他們可以獲得更快的查詢速度,這對於定期解析比特幣鏈中特定數據的企業來說尤其有利。

運行全節點有沒有風險?

正常情況下,運行一個完整的比特幣節點不會給用戶帶來任何問題。但是,在某些情況下,可能會存在一些風險。

˙法律問題:一些國家直接禁止加密貨幣,阻止公民購買、出售、持有和挖掘數字資產。在這些司法管轄區,在比特幣網絡上運行一個全節點也可能是非法的。

˙定向網絡攻擊的威脅:一些攻擊者可能會對全節點發起有針對性的攻擊,試圖破壞比特幣網絡。雖然迄今為止,接管BTC區塊鏈的嘗試還沒有成功,但它們可以限制帶寬,併中斷用戶用來運行全節點的設備的進程。防止此類攻擊的一個很好的選擇是通過Tor等隱私導向的服務來運行隱藏節點。

˙殺毒軟件問題:一些用戶故意在比特幣區塊鏈中放置已知的病毒和惡意軟件。雖然它們不能以任何其他方式感染或影響你的設備,但你的殺毒軟件可能會隔離它們,使你更難下載和存儲整個鏈在你的電腦上。

˙帶寬使用:運行一個比特幣全節點會增加帶寬使用量。出於這個原因,不建議那些互聯網連接受到帶寬限制的用戶運行全節點。

全節點,比特幣網絡保持高彈性的關鍵

全節點是比特幣網絡中最關鍵的元素之一。

除了存儲整個區塊鏈並與其他節點進行通信外,它們還根據BTC共識規則驗證交易和區塊。

雖然可能存在一些風險,但全節點運行得越多,比特幣就越安全,越有彈性。

全節點為運行它們的用戶提供了多種好處,在下一篇文章中,我們將探討如何為自己設置和運行一個節點。

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