区块链节点深度指南

近期，区块链服务网络BSN已经开始部署国际节点，预计在BSN商用前完成20个国际节点的部署。除了联盟链和私链（都是许可区块链），BSN海外节点和海外门户也将允许公有链（Permissionless Blockchain）节点的部署和运行。本文旨在作为科普文章，让大家更好地了解公链各个节点的区别和特点。内容直接翻译自：nodes.com

也许您正在考虑或刚刚开始使用区块链密码学，但还没有真正理解节点的概念。在本文中，您将了解所有关于节点、什么是区块链节点、它们如何运作以及它们在加密货币中扮演的角色。

什么是区块链网络中的节点？

首先，让我们了解区块链节点的概念。简单地说，通证网络中的每个参与者都是一个节点。节点根据不同的特性分为不同的类型，用户需要特定的硬件来托管或连接其中之一。

基于P2P（点对点）网络的原理，公链技术本质上是去中心化的，这是其吸引大众的关键特征之一。在大多数网络中，公链没有专门的服务器，它不是权威，而是用户之间的共识。因为每个用户都对整个网络的安全性和完整性至关重要，所以成为加密货币社区的一员不仅令人兴奋，而且是一种责任。

以比特币为例，节点有两种：一种是存储复制链的全节点，通过对数据进行验证来保证区块链上数据的安全性和正确性；另一个是轻节点，即每个参与用户。每个轻节点都需要连接一个全节点，才能同步网络当前状态，并能够参与操作。

分布式网络中的共识机制

Consensus，一个密码学术语，前面提到过。区块链网络在块中运行、确认写入块中信息的有效性和/或执行它们的规则称为“共识机制”。

如前所述，加密货币在分布式 P2P 网络上运行。可以想象，多人达成共识机制必然会导致规则过于复杂，而这正是共识算法发挥作用的地方。最常见的是工作量证明（PoW）和权益证明（PoS），两者的区别将在后面介绍。无论选择哪种数字货币，它们都有一个共同点——依靠全节点来执行规则和验证交易。虽然必须通过某种类型的节点达成共识机制，但 P2P 网络的美妙之处在于任何人都可以成为完整节点，从而实现更高水平的独立性和去中心化。

上面给出的比特币示例：用户可以自由下载整个区块链并验证区块，从而创建越来越多的账本副本并作为参考，提高整体网络安全性。与以太坊相比，原始加密货币提供了最高级别的去中心化，例如：成为验证者需要一定数量的用户投票，并且可用的位置是有限的。但它也产生了操纵区块链网络的方法。

区块链最常见的潜在威胁是 51% 攻击，其中超过一半的网络“计算能力”集中在单个实体中（可以表现为单个用户或多个用户之间的协作）。这允许实体随意改变共识机制，这可能导致垄断。每个参与者要么被迫继续遵循新规则，硬分叉（稍后解释），要么放弃项目。虽然在区块链的日常运营中有严格的执行规定，但为了让网络发展壮大，社区需要对变化进行投票，这样它才能长期发展。

区块链节点的类型

简而言之，有两种主要类型的节点：完整节点和轻节点。描述节点的另一个术语是提供钱包功能的客户端。一个完整的区块包含区块链历史的副本，即所有创建的区块。轻节点或 SPV（简单支付验证）节点是只下载区块头并为用户节省硬盘空间的钱包。下面详细讨论不同的亚型。

完整节点

全节点充当分布式网络中的服务器，其主要任务是维护其他节点之间的共识规则和交易验证。它们还存储区块链的副本，使整个区块链网络更加安全，并支持即时发送和私人交易等自定义功能。

在决定升级区块链网络时，由全节点对提案进行投票。如果超过 51% 的全节点不同意该提案，则该提案将被跳过。在某些情况下，这可能会导致分叉，区块链网络无法就变更达成一致，因此各自走自己的路，形成两条链。这种情况最著名的例子是比特币现金分叉。

修剪节点

一种是 Pruned Nodes，其特点是从头开始下载块，一旦达到设定的限制就删除最旧的块，只保留其块头信息和链位置，例如：如果存储容量限制为设置为550MB，硬盘空间能容纳的最新区块都会被存储，但是要达到这个状态区块链硬分叉如何实现的，必须先通过整个区块链来验证之前的所有区块。

更精简的节点被视为完整节点，因此也可以验证交易并参与共识。

存档节点

存档节点是大多数人在谈论完整节点时所指的内容，他们设想一个在其数据库中托管整个区块链的系统。服务器。如前所述，归档节点的主要任务是维护共识机制和验证区块。瘦节点和归档节点之间的区别在于它们在服务器或计算机上占用的硬盘空间量。

存档节点可以分为两种子类型：可以向区块链添加块的子类型和不能的子类型。

可以向区块链添加区块的节点

可以向区块链添加区块的节点是区块链的主要组成部分，它们的运行方式取决于实施的共识机制，需要至少一个完整的存档节点才能运行。

矿工（挖矿节点）

这是一个已经为大众所熟悉的概念，矿工其实就是节点（全节点或轻节点），它们存在的目的是为了证明节点已经完成了创建区块所需的工作。因此，共识也称为工作量证明。如前所述，为了完成任务，矿工需要自己成为全节点或从网络上的其他全节点接收数据，以了解区块链的当前状态以及下一个区块所需的参数。

区块链加密货币的参与者使用硬件组件（例如：CPU、GPU 或 ASIC）来解决加密问题，每个特定任务的第一个完成者将其结果广播到网络，以便由全节点验证。一旦达成共识，其结果可以作为块添加到现有的区块链中。除了获得区块的交易费用外，矿工还会获得预定义数量的数字货币奖励，这被称为硬币或硬币交易。这是区块中的第一笔交易，它是免费的，因为矿工自己创建了区块。

质押者（质押节点）

Staking 可以比作传统的法币存款，同样可以买入持有，赚取利息作为回报。不过，与法定存款不同，虽然股权质押的共识机制标准并不统一，但通过股权质押方式获利的主要特点就像买彩票一样。 Staking 是一种机会游戏，准入门槛低。但与挖矿相比，确定性较低，有时可能会带来安全隐患。

质押节点的最终目标是根据一组预先设定的规则和运气因素，包括币龄（拥有币需要多长时间）、币龄来确定谁将创建下一个区块并获得奖励所有权及其在网络中所有可用货币的比例。质押过程不需要任何昂贵的硬件，只需让加密钱包 24/7 在线，这可以通过 Raspberry Pi 等设备完成。

为了能够进行质押，质押节点必须是完整的存档节点，即下载加密货币并将整个区块链保存在设备上的核心钱包。如需更深入地了解这一概念，或了解排名第一的 Staking 数字货币，请访问。

权威节点

上述公链节点无需任何授权即可加入网络。跑起来，这就是公链的特点——去中心化。公链共识算法的解决方案包括一定程度的中心化，以获得提高速度等好处。共识算法包括委托权益证明机制、授权拜占庭容错算法和权威证明。

使用共识算法的区块链网络需要固定数量的授权节点，具体数量由社区投票或开发团队决定。与完整节点一样，这些节点的任务是创建和验证区块，同时将信息分发给网络上的用户。所有未被选为授权节点的参与者都将运行轻节点（轻节点），其操作依赖于广播数据。

主节点

与全节点相比，主节点本身不能向区块链添加区块，只有矿工或质押节点是可以向区块链添加区块的节点。主节点的作用是保存交易记录并对其进行验证。通过运行主节点，不仅可以保护网络安全，还可以共享服务收益。

要建立主节点，您需要锁定一定数量的资金作为抵押品。您应该 24/7 全天候在线，并且在专用虚拟服务器上托管被认为是一种很好的做法。如果您想了解更多有关如何设置自己的主节点或最佳主节点数字货币的信息，请访问 masternodes.com。

轻量级 (SPV) 节点

轻量级或简单支付验证 (SPV) 节点是用于日常加密操作的另一个区块链节点。你可能已经对它有印象，但你可能更习惯将其定义为“轻钱包”。

这两种类型的节点依赖全节点为它们提供与区块链通信所需的信息。由于没有存储链的副本，只能查询区块的当前状态，进行广播交易处理。

由于上述特点，运行SPV节点不需要大量资源，也正因为如此，这样的节点在安全上做出了牺牲。

闪电节点

闪电节点是一个非常有趣的概念，它们既不是全节点也不是轻节点。

闪电节点概念的背后是在区块链之外建立用户之间的连接，从而减少网络负载，显着减少传输时间，并增加加密货币的可用性。闪电网络的交易费用非常低，通常在 10 到 20 聪左右。

闪电节点通过在实体之间创建单独的支付渠道来工作。以百吉饼店和 Bob 为例：Bob 和商店创建了一个类似于保险箱（多重签名地址）的东西，并且他们都有自己的密钥。 Bob 存入自己的资金并用它们来支付百吉饼的费用。每笔交易都需要双方同意，并且几乎是瞬间发生的。一旦 Bob 有足够的百吉饼或用完钱，他或商店就可以关闭连接，获取最新的资产负债表，并将其广播到网络。

通过这种方式，交易双方可以直接交互，无需等待每笔交易被确认，从而减少了网络数据的空间浪费，减少了区块链的负载。此外，如果有人想与同一方交易，闪电节点会寻找中介数量最少、转账费用最低的路径，从而减少延迟和其他成本。

这样，各方可以等待彼此交互并减少区块链上的负载，而无需等待每笔交易被确认并在网络上上传浪费空间的数据。此外，如果其他人想与同一方交易，闪电网络将搜索中介数量最少、转账费用最低的路径，从而减少等待时间。

分叉后节点发生了什么？

了解了不同类型的加密货币节点是如何运作的，让我们探讨一下它们与网络共识机制和分叉的关系。

如前所述，如果全节点之间没有至少 51% 的一致意见，则网络更改提案将被拒绝。但是，如果网络社区中有足够多的人仍然希望接受更改，则网络将分叉。开发人员将使用加密的源代码创建一个新客户端，并对网络实施建议的更改。愿意按照建议修改网络的用户将下载新版本的客户端以支持当前的分叉链。

硬分叉

简而言之，硬分叉是对区块链网络共识机制的改变。与以前使用的客户端版本不兼容的每个更改都被视为硬分叉。可能因变更导致硬分叉的共识参数包括：新出块奖励、出块时间、PoW到PoS的过渡、主节点的实现等。

一旦发起硬分叉，网络上所有没有更新到新版本客户端的节点都会因为其操作无效而被共识机制一致拒绝。这是开发人员和社区通常避免破坏性更改的原因之一，因为这意味着有些人会被排除在外，而且过渡阶段可能会危及网络的安全性。

软分叉

另一种将更改引入网络的方法是软分叉。与硬分叉相反，这种类型的更改不会强制用户更新他们的节点。

以比特币新增隔离见证功能为例：目前为止，无论是否使用该功能的客户都可以在比特币区块链上进行交易。一旦网络上 95% 的客户端更新到支持隔离见证的版本，共识规则将自动更改并拒绝所有没有该功能的旧交易。不强制用户立即更新，使过渡到网络更新更顺畅。

虚拟专用服务器 (VPS) 及其在节点上的使用

是否使用 VPS 取决于个人喜好。如果您决定运行主节点、闪电节点或 Staking 节点，VPS 非常棒，因为您只需支付少量费用即可抵御“DDoS 服务”攻击，而且您无需维护任何硬件或担心带宽功能。

如果您没有采取足够的安全预防措施，只要您将加密货币存储在您的钱包中，您的服务器就可能被黑客入侵，您的资金可能会被盗。以上是基础知识，建议您在决定是否租用VPS服务器之前详细研究。

常见问题

我为什么要托管一个完整的节点？

如果您渴望为给定的数字货币支持区块链网络，或者只是不想依赖其他完整节点获取信息，您可以托管自己的数据库并存储区块链的副本。这更安全，但设置时间更长。

主节点比全节点好吗？

本文讨论了主节点和完整节点，它们的功能相似。如果您的目标是盈利，那么运行主节点将是您的最佳选择。

我可以通过托管区块链节点来获利吗？

答案是肯定的，但这取决于您决定托管哪种类型的节点。使用主节点，您将为您的服务付费，但您必须考虑锁定在主节点本身的初始投资。另一种选择是质押节点，它将为您提供随着您投资而增加的被动收入。

一台电脑可以运行多少个节点？

取决于您的硬件能力。一次只能运行一个钱包实例区块链硬分叉如何实现的，因此您需要使用虚拟机。如果您决定使用 VPS，则需要确保您使用的可用资源不超过 80% 到 85%，否则您的节点可能会被关闭、限制或以其他方式被提供商占用。

最好的 VPS 提供商有哪些？

供应商的选择完全取决于您，但根据我自己的经验和市场研究，顶级供应商包括：Amazon EC2、DigitalOcean Droplets、Vultr 和 Microsoft Azure 等。