区块链节点是什么?全节点、轻节点、挖矿节点、主节点全解析
节点(node)是区块链网络中的一个点,其主要功能是在其他节点之间分发数据。这是在区块链内传输信息同时保持去中心化效果所必需的。节点可以是中间环节,也可以是数据的最终接收者。

节点技术特点
节点是安装了加密货币钱包的计算机(服务器),它与其他类似计算机同步。这些节点的链接形成了区块链。使用这样的网络可以快速分发大数据流。
节点的运行是由服务器的力量来保证的。任何可以通过互联网传输信息的设备都适合于此。此外,节点的操作需要特殊的软件。
大多数情况下,node 用于执行 3 个任务:
- 在节点之间存储和分发有关交易和网络参与者钱包中资金金额的信息。
- 监控网络规则的实施(PoS、PoW共识算法等)。
- 支持分布式注册表的操作,该注册表存储整个网络存在的交易信息。
如果没有互联网连接,节点就无法工作。离线存储设备也不能执行节点的功能。但如果它连接到互联网,它就成为一个成熟的节点。
为什么需要节点?
为了支持区块链的稳定运行,需要一个相互同步的服务器网络。这样的网络的主要价值在于保证去中心化的效果,同时又不损失信息阵列交互的速度。
考虑到计算机节点位于不同的国家和城市,即使封锁特定地区的互联网也不会导致区块链的封锁。但如果所有节点都集中在一群人手中,那么他们将能够完全控制网络,这会导致去中心化的效果受到限制。
同时,去中心化是加密货币的关键优势之一。为了保证这一点并获得数据分发的效果,区块链使用了众多的无关紧要的节点。他们不参与挖矿,但存储整个交易历史记录。这可以防止有限的一组人控制分布式账本。
为保证区块链运行而提供算力的用户将获得奖励。这就是该项目激励人们将个人电脑连接到分布式网络的方式。
节点类型
区块链节点的功能和用途各不相同。其中有几种标准类型存在于许多区块链中。还有其他节点模型用于具有扩展功能的单个网络。
全节点
这是最初为运行比特币而创建的节点的第一个版本。全节点构成区块链的基础并参与完成交易。
这样的节点包含了从网络启动到当前时间有关交易和区块的所有信息。当一个用户转移硬币时,所有节点都会“看到”此操作并保存在其历史记录中。
一条区块链上可以同时运行数以万计的全节点。他们都不断地互相交换信息。要处理如此大的数据流,需要足够的计算能力。
如果用户第一次在自己的PC上安装全节点,必须进行同步,即下载整个区块链。对于某些区块链来说,这会占用相当多的内存。例如,2022 年 11 月的比特币区块链大小为 438 GB,可能需要几周的时间才能同步。
如果一个节点与网络断开一段时间,那么当连接时,它必须重新同步,即下载其断开期间生成的所有信息。
完整节点具有一组特定的选项,可将其与网络上其他类型的节点区分开来。最重要的功能之一是验证签名(密钥)以确认交易和区块。如果检测到错误,节点可能会拒绝该操作。原因可能不同:格式不正确、算法错误、重复、记录操纵等。
拥有完整网络节点的用户可以自行检查传入的传输。如果他们愿意,他们还有机会参与挖矿并获得奖励。
轻节点
轻节点不包含区块链的完整信息。这样的节点只存储它所连接的块的记录。在大多数情况下,此类节点不会连续运行。
通常,轻量级节点是连接到完整节点并将信息从完整节点中继到用户计算机的软件 - 例如,有关帐户余额、传入和传出交易的信息。事实上,轻节点就是利用全节点作为接入区块链的桥梁。
轻量级节点具有使用加密货币所需的一组功能,而不需要大量的计算能力或内存。因此,它甚至可以在移动设备上运行。通常,同步只需几秒钟。
修剪的全节点
这样的节点会下载整个区块链并仅在首次启动时进行同步。接下来,当达到一定的内存量时,它会自动加载新块并删除旧块。通常,用户可以在设置中设置节点大小,例如10GB。
挖矿节点
挖矿节点参与加密货币挖矿过程,仅用于基于工作量证明算法的区块链。它可以是满的或轻的。
要运行这样的节点,用户必须拥有强大的计算设备:
- 中央处理器(CPU);
- 图形处理单元(GPU);
- 专用集成电路(ASIC)。
您还需要安装特殊软件。
因此,在挖掘比特币的过程中,需要解决复杂的数学问题。作为此类计算的结果,矿工找到一个唯一的代码值 - 哈希值,它可以作为所执行工作的证明。
接下来,矿工将找到的哈希值发送到其他节点,其他节点必须检查它是否符合任务。如果验证成功,矿工可以添加新的区块并获得奖励。
质押节点
这是挖掘节点的类似物,用于具有权益证明算法的区块链中。还需要这样的节点来验证交易和添加新块,并且它也可以是完整的或轻量级的。
在这种情况下,奖励不是针对数学计算而授予的,而是针对在帐户中存储一定数量的硬币而授予的。因此,要启动质押节点,您不需要购买昂贵的设备。您所需要做的就是正确配置软件并为您的帐户充值。
主节点
主节点类似于全节点:它还存储来自区块链的所有信息并与其同步,但它还具有附加功能。他们需要通过分割交易并在钱包之间发送交易来确保匿名性。
全节点的所有者如果满足区块链的必要条件,就可以获得主节点。通常,主要要求是在您的帐户中补充并持有一定数量的代币。还需要执行特殊的服务器设置(对于不同的加密货币,它们是不同的)。
当用户进行匿名交易时,他们的代币会在主节点中“洗牌”。这个过程可能涉及不同数量的节点,这些节点分散在世界各地并随机选择。混合轮数也有所不同 - 这可以手动或自动设置。因此,无法追踪发送者和接收者之间的连接。
主节点可以在权益证明算法或混合 PoW/PoS 共识上运行。为了鼓励用户创建和管理主节点,系统奖励他们一部分矿工佣金。不同区块链的奖励大小也有所不同。
在 NEM (XEM) 区块链上运行的主节点类型称为超级节点。
闪电节点
闪电网络(LN)是比特币区块链的第二层附加组件,是用户支付渠道的网络。该系统采用特殊的超快节点,这些节点彼此之间以及与主区块链同步。
闪电节点仅验证与其直接关联的交易(与验证区块链上所有交易的标准节点不同)。由于此功能,可以实现最大的交易处理速度。
验证器和预言机
这些是去中心化网络中的节点可能具有的附加功能:
- 验证器节点是验证交易并批准交易的设备。这些节点可以根据区块链的特性使用不同的算法进行操作。
- 预言机是一个将信息从外部系统传输到区块链的节点。此类数据的一个例子可能是区块链上运行的交换服务的当前货币成本。
需要预言机脚本将信息转换为智能合约可以理解的形式。然后验证器验证来自预言机的数据以及区块链上的所有其他信息。
在这种情况下,来自一个预言机的信号会被大量验证器验证,从而提高了网络的整体安全性。
节点功能的分叉和变化
任何加密货币项目都可以定期更新。为了使更新在网络范围内生效,所有节点都必须接受它们。有时,开发人员和验证者社区对于某些更新的实施可能会存在分歧,其中一部分节点可能会接受它们,而其他节点可能会拒绝它们。引入变更的过程称为分叉。
叉子有两种类型:
- 软分叉是一种不与区块链基本设置相矛盾的软改变和改进。要接受它们,节点所有者需要更新软件。如果只有部分节点接受此更新,系统仍将继续稳定运行。
- 硬分叉涉及对区块链的重大改变。由于此类事件,网络节点的类型可能会完全改变。例如,2022年9月,以太坊加密货币从POS算法切换为POW算法。结果,挖矿节点消失了,而具有验证器功能的质押节点出现了。
如果社区对于是否接受硬分叉存在分歧,网络就会分裂成两个不兼容的区块链。其中一个保留基本设置,第二个切换到新设置。
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