在比特币网络上运行全节点

与矿工一样,全节点在维护和保持比特币网络安全方面发挥着至关重要的作用。

基于区块链技术、去中心化架构以及致力于支持生态系统的社区的优势,比特币是一个高弹性的网络,正常运行时间接近99.99%

目前,比特币网络上有近9700个全节点在运行。不过,这个数字只包括人人可见的公共节点,而没有计算其他被Tor等协议隐藏的节点。

在本文中,我们将向您介绍全节点的优势、运营全节点的潜在风险,以及它们与BTC矿工的区别。

什么是节点?

在计算机系统中,节点指的是连接到网络上负责执行各种功能的物理或虚拟设备。

无论网络是集中式还是分散式,生态系统都需要相当数量的相互连接的节点来保证功能和处理交易。

也就是说,与利用中心化架构的传统解决方案不同,区块链是分布式系统,用户可以在没有中间商的情况下以点对点(P2P)的方式进行货币交易。

区块链不是中央服务器,而是由一个广泛的计算机网络来维护,这些计算机达成共识,以验证交易并向链上添加新的区块。

因此,该网络是真正的去中心化、不可更改和抗审查的。任何人都可以加入和参与比特币等公共区块链共识机制,网络中不存在一个人比其他人更有权威。

基于这些原因,节点在比特币网络中扮演着更为关键的角色。

在BTC生态系统中,实际上任何连接到比特币接口的设备或计算机都被认为是一个节点,因为它们在执行不同功能的同时也充当了通信点。

然而,并不是所有的比特币节点都是平等的,有些节点的职能比其他节点更重要。

什么是比特币全节点?

全节点是连接到比特币网络的计算机设备,负责全面验证现有以及新的交易和区块。

换句话说,大多数全节点下载并存储自BTC推出以来的每一笔交易和区块,并对其进行验证,以确保它们符合比特币的所有共识规则。

我们特意写了 “大多数”,因为也可以通过使用区块链的缩减副本来运行全节点,以节省存储空间(截至2021年4月6日,比特币区块链的大小接近340GB)。

一旦一笔交易或一个区块得到全节点的验证,它就会将数据转发到其他全节点以达成共识。

比特币网络的共识规则:

  • 每个区块只能创建一定数量的比特币,自上次BTC减半以来,每个区块的比特币数量为6.25 BTC。
  • 交易出去的BTC必须有正确的签名。
  • 交易和区块都必须采用正确的数据格式。
  • 已经发生的交易不能在一个区块链内双花。

有趣的是,无论如何,全节点都会做正确的事情。

出于这个原因,万一一笔交易或一个区块违反了共识规则,即使网络中所有其他节点都将其标记为有效,它也会被拒绝。

由于他们使用标准化的规则和软件(例如,比特币核心)以及定期相互沟通,因此全节点很容易发现不诚实或恶意的节点。一经发现,腐败节点将自动从比特币网络中被断开。

除了全节点,比特币网络还具有其他节点类型,包括:

超级节点:超级节点或监听节点是公开可见的完整节点。换句话说,超级节点的功能是作为一个再分配点,向每一个与它建立连接的节点提供数据。超级节点通常24小时不间断运行,同时具有连接比特币网络中众多其他节点的功能。

轻量级客户端:轻量级,或简化支付验证(SPV)客户端是连接到比特币网络的设备和计算机,它们不验证区块或存储区块链的副本。相反,它们作为通信端点,从完整节点收集信息。

挖矿节点:矿工操作专门的挖矿设备(ASICs)来解决复杂的密码难题。作为转账费用和区块奖励的交换,他们验证交易并向链上添加新的区块。出于这个原因,大多数矿工也是全节点。

比特币矿工和全节点有何区别?

在加密世界中,矿工和全节点经常被互换使用。

虽然他们在比特币生态系统中服务于相同的目的–保护和维护网络,但全节点和矿工之间存在一些重大差异。

如前所述,矿工操作专门的挖矿设备来验证比特币网络中的区块和交易,他们通过工作获得奖励和费用。

另一方面,全节点还通过与其他节点沟通,验证所有区块和交易,同时确保它们符合共识规则,从而维护生态系统。然而,全节点既不用解决数学难题,也不会因为保护网络安全而获得奖励。

由于这些原因,大多数比特币矿工都是全节点,但只有一小部分全节点在挖BTC。

为了更好地理解两者之间的区别,我们来看看矿工和全节点相互合作验证区块和交易的过程。

  1. Alicia Keys通过她的钱包向同事Bob Dylan发送BTC。
  2. 一个全节点接收到Alicia的交易,并在整个网络中转发其数据,直到到达所有节点。
  3. 矿工与全节点进行通信,以获取交易信息,将其数据转换为哈希值,这是一个独特的32个字符的字符串。
  4. 矿工们用他们的哈希值将Alicia的交易与其他交易联系起来,创建一个交易链,他们将其处理成区块。
  5. 矿工处理完区块后,会用它的哈希值与分布式账本上的前一个区块进行链接。
  6. 当一个完整的挖矿过程完成后,矿工会与全节点进行通信,向他们提供新挖出的区块和其中交易的所有数据,作为交换收取交易费用和区块奖励。
  7. 当达到必要的确认数量后,Alicia的BTC将到达Bob的比特币钱包。

总之,全节点负责存储比特币区块链,监控矿工和其他节点,以及根据共识规则验证交易和区块。

虽然矿工也会验证转账和向链上添加新的区块,但他们并没有义务执行比特币共识规则。相反,他们利用自己的计算能力来解决数学难题,同时与其他人竞争区块奖励。

运行全节点有哪些好处?

在比特币上运行一个全节点可以为用户提供多种好处,我们在本节中做了整理:

  • 保证网络安全:比特币的节点越多,网络的弹性就越大,对恶意方和攻击者提供更好的整体保护。出于这个原因,通过运行一个比特币全节点,你可以帮助维护和保护生态系统的安全。
  • 提高隐私性:下载整个比特币区块链是通过钱包持有、发送和接收加密货币的最私密方式。与轻量级客户端泄露你的公钥数据不同,操作一个全节点可以防止任何人了解哪些BTC地址属于你。
  • 提高安全性:在某些情况下,恶意方可以暂时欺骗轻量级客户端接受无效的区块或交易。虽然这在大多数情况下不会带来问题,但对于那些利用自动处理BTC转账的服务的人来说,可能会造成经济损失。另一方面,全节点具有增强的安全性,并保护用户免受上述情况的影响。
  • 防止 “邪恶矿工 “的情况:假设有一个(但可能性极低)的场景,”邪恶矿工 “获得了比特币网络的控制权,根据他们的喜好调整网络规则,比如增加区块奖励。在这种情况下,轻量级客户端不会抵制这些变化,而是按照大多数矿工的说法去做。与此同时,全节点会尝试执行共识规则。因此,由于恶意矿工已经接管了网络,轻量级客户端将无法与全节点进行交易。如果网络中的全节点数量较多,轻量级客户端会很快意识到他们无法向完整节点发送交易,并避免使用比特币区块链,直到攻击者被消灭。反之,当网络中只有少数全节点时,轻量级客户端会主动利用BTC方案,导致恶意矿工成功劫持比特币区块链。
  • 更快的查询速度:通过运行一个全节点,用户在设备上拥有一个完整的区块链副本。为此,他们可以获得更快的查询速度,这对于定期解析比特币链中特定数据的企业来说尤其有利。

运行全节点有没有风险?

正常情况下,运行一个完整的比特币节点不会给用户带来任何问题。但是,在某些情况下,可能会存在一些风险。

  • 法律问题:一些国家直接禁止加密货币,阻止公民购买、出售、持有和挖掘数字资产。在这些司法管辖区,在比特币网络上运行一个全节点也可能是非法的。
  • 定向网络攻击的威胁:一些攻击者可能会对全节点发起有针对性的攻击,试图破坏比特币网络。虽然迄今为止,接管BTC区块链的尝试还没有成功,但它们可以限制带宽,并中断用户用来运行全节点的设备的进程。防止此类攻击的一个很好的选择是通过Tor等隐私导向的服务来运行隐藏节点。
  • 杀毒软件问题:一些用户故意在比特币区块链中放置已知的病毒和恶意软件。虽然它们不能以任何其他方式感染或影响你的设备,但你的杀毒软件可能会隔离它们,使你更难下载和存储整个链在你的电脑上。
  • 带宽使用:运行一个比特币全节点会增加带宽使用量。出于这个原因,不建议那些互联网连接受到带宽限制的用户运行全节点。

全节点,比特币网络保持高弹性的关键

全节点是比特币网络中最关键的元素之一。

除了存储整个区块链并与其他节点进行通信外,它们还根据BTC共识规则验证交易和区块。

虽然可能存在一些风险,但全节点运行得越多,比特币就越安全,越有弹性。

全节点为运行它们的用户提供了多种好处,在下一篇文章中,我们将探讨如何为自己设置和运行一个节点。

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