区块链节点深度指南

近期，区块链服务网络BSN已启动国际节点部署，预计在BSN商用前完成20个国际节点部署。 除了联盟链和私有链（均为Permissioned Blockchain），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。 本文旨在作为一篇科普文章，让大家更好的了解公链中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，您将了解有关节点的所有信息、什么是区块链节点、它们如何工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，让我们了解一下区块链节点的概念。 简单地说，令牌网络中的每个参与者都是一个节点。 根据不同的特点，节点分为不同的类型，用户需要特定的硬件来托管或连接到其中的一种。

基于P2P（点对点）网络的原理，公有链技术本质上是去中心化的，这是其吸引普罗大众的重要特征之一。 在大多数网络中，公链没有专门的服务器，没有权威，而是用户之间的共识。 由于每个用户对整个网络的安全性和完整性都至关重要，因此成为加密货币社区的一员不仅令人兴奋，而且也是一种责任。

以比特币为例，节点有两种类型：一种是存储复制链的全节点，通过验证数据来保证区块链上数据的安全性和正确性； 另一个是轻节点，即针对每个参与用户。 每个轻节点都需要连接到一个全节点，以便同步网络的当前状态并能够参与操作。

分布式网络中的共识机制

前面提到了共识，这是一个密码学术语。 区块链网络以区块的形式运行，确认写入的区块信息的有效性和/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，与多人达成共识机制，必然导致规则过于复杂，这就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)，它们之间的区别将在后面描述。 无论您选择哪种数字货币，它们都有一个关键的共同点——依靠全节点来执行规则和验证交易。 虽然必须使用某种类型的节点来实现共识机制，但 P2P 网络的美妙之处在于任何人都可以成为全节点，从而实现更高级别的独立性和去中心化。

以前面给出的比特币为例：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，从而增加整个网络的安全性。 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，并且可用位置有限。 但它也创造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（可以表现为单个用户或多个用户之间的协作）。 这允许该实体随心所欲地改变共识机制，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），要么放弃该项目。 虽然区块链在日常运作中有严格的执行规定，但为了发展网络，需要社区投票改变，才能长期发展。

区块链节点的类型

简单总结一下，节点主要分为两种：全节点和轻节点。 描述节点的另一个术语是提供钱包功能的客户端。 一个完整的块包含区块链历史的副本，即所有创建的块。 轻节点或SPV（Simple Payment Verification）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。

全节点

全节点在分布式网络中充当服务器，其主要任务是维护其他节点之间的共识规则和验证交易。 它们还存储区块链的副本，使整个区块链网络更加安全并启用自定义功能，例如：即时发送和私人交易。

在决定升级区块链网络时，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，区块链网络无法就更改达成一致，因此它们分道扬镳，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

一类是瘦节点，其特点是最初它从头开始下载块，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：如果存储容量与限制设置为 550MB，将存储所有可以放入该硬盘空间的最新区块，但为此，所有先前的区块必须首先由整个区块链验证。

瘦节点被认为是全节点，因此也可以验证交易并参与共识。

归档节点

存档节点是大多数人在谈论完整节点时的意思，设想一个服务器在其数据库中托管整个区块链。 前文提到，存档节点的主要任务是维护共识机制和验证区块。 瘦节点和存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：可以向区块链添加区块的节点和不能添加区块的节点。

可以向区块链添加块的节点

可以向区块链中添加区块的节点是区块链的主要组成部分，它们的功能取决于所实现的共识机制，并且至少需要一个完整的归档节点才能发挥作用。

矿工（挖矿节点）

这是一个大家已经很熟悉的概念，矿工实际上就是节点（全节点或轻节点），其存在是为了证明该节点已经完成了创建区块所需的工作。 因此，共识也被称为工作量证明。 如前所述，为了完成任务，矿工需要自己成为全节点，或者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和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）来解决密码问题，每个特定任务的第一个完成者将其结果广播到网络以供全节点验证。 一旦达成共识，其结果可以作为一个块添加到现有区块链中。 除了收取区块的交易费用外，矿工还获得了预定义数量的数字货币奖励，称为铸币或铸币交易。 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。

Stakers（质押节点）

股权质押可以类比传统法币存款，也可以买入持有，赚取利息作为回报。 但与法定存款不同的是，质押的共识机制标准虽然不统一，但通过质押获利的主要特点是像买彩票一样。 Staking 是一种机会游戏，入门门槛很低。 但与挖矿相比，确定性较低，有时可能存在安全隐患。

质押节点的最终目标是确定谁将创建下一个区块并根据一组预先制定的规则和运气因素获得奖励，包括硬币年龄（他们拥有硬币多长时间）比特币全节点，他们拥有多少硬币，以及他们在网络中的地位。 所有可用货币的规模。 质押过程不需要任何昂贵的硬件，它只需要让加密钱包保持 24/7 在线运行，这可以通过 Raspberry Pi 等设备完成。

为了能够抵押，抵押节点必须是一个完整的存档节点，即下载加密货币的核心钱包并将整个区块链保存在设备上。 如果您想更深入地探索这个概念，或者想知道哪些是排名第一的数字货币，请访问此处。

授权节点

上面介绍的公链节点无需任何授权即可加入网络并运行。 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采用一定程度的中心化以获得速度提升等好处。 共识算法包括委托权益证明机制、授权拜占庭容错算法、权限证明等。

采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块，以及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将运行轻节点（light nodes），其运行依赖于广播数据。

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才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。 您应该全天候 24/7 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。 如果您想了解有关如何设置自己的主节点或最佳主节点加密货币的更多信息，请访问 masternodes.com。

轻量级（SPV）节点轻量级（SPV）节点

轻节点或简单支付验证 (SPV) 节点是另一种用于日常加密操作的区块链节点。 你可能已经对它有了印象，但你可能更习惯将它定义为“轻钱包”。

这两类节点依赖全节点为它们提供与区块链通信所需的信息。 由于他们没有存储链的副本，他们只能查询一个区块的当前状态和广播交易处理。

由于以上特点，运行一个SPV节点并不需要太多的资源，也正因为如此，这样的节点在安全性上做出了牺牲。

闪电节点

闪电节点是一个很有意思的概念，它既不是全节点也不是轻节点。

闪电节点背后的概念是在区块链之外的用户之间建立连接，从而减轻网络负载，显着减少传输时间，并提高加密货币的可用性。 闪电网络的交易费用非常低，通常在 10 到 20 聪左右。

闪电节点的工作方式是在实体之间创建单独的支付渠道。 以百吉饼店和 Bob 为例：Bob 和商店创建了类似保管箱（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，并且几乎是即时发生的。 一旦 Bob 有足够的百吉饼或钱用完了，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。

这样，交易双方可以直接交互，无需等待每笔交易的确认，从而减少网络数据空间的浪费，减轻区块链的负载。 此外，如果有人想与同一方进行交易，Lightning 节点将搜索中介数量最少、转账费用最低的路径，从而减少延迟和其他成本。

这样，各方可以等待彼此进行交互并减少区块链上的负载，而不是等待每笔交易得到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，从而减少延迟。

分叉后的节点发生了什么？

现在我们了解了不同类型的加密货币节点是如何运作的，让我们探讨一下这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达成至少 51% 的一致意见，则更改网络的提议将被拒绝。 但是，如果网络社区中有足够数量的人仍想接受更改，则网络将分叉。 开发人员将使用加密货币的源代码来创建一个新的客户端并对网络实施建议的更改。 如果用户愿意按建议修改网络，他们会下载新版本的客户端以支持当前的分叉链。

硬分叉

简单地说，硬分叉是对区块链网络共识机制的改变。 每一个与之前使用的客户端版本不兼容的变化都被认为是硬分叉，而可能因变化而导致硬分叉的共识参数包括：新区块奖励、区块时间、从 PoW 到 PoS 的转换、master 的实现节点等

一旦发起硬分叉，网络上每一个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进行重大更改的原因之一，因为这意味着某些人将被排除在外，并且过渡期可能会危及网络的安全性。

软分叉

另一种对网络进行更改的方法是软分叉。 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：到目前为止，客户无论是否使用该功能，都可以在BTC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不具备该能力的旧交易。 用户不会被强制立即更新，使网络更新的过渡更加顺畅。

虚拟专用服务器 (VPS) 及其在节点上的使用

是否使用虚拟专用服务器是个人喜好问题。 如果您决定运行主节点、闪电节点或质押节点，VPS 将非常适合，因为您只需支付少量费用即可获得针对“DDoS 服务”***的保护，并且无需维护任何硬件，你可以不用担心带宽能力。

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钱包中，您的服务器就有可能被黑客入侵，您的资金就会被盗。 这些是基础知识，建议您在决定是否租用 VPS 服务器之前详细研究它们。

常问问题

为什么我应该托管一个完整的节点？

如果你渴望支持给定数字货币的区块链网络，或者根本不想依赖其他全节点获取信息，你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？

本文讨论了功能相似的主节点和全节点。 如果您的目标是盈利，那么运行主节点将是您的最佳选择。

我可以从托管区块链节点中获利吗？

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，您将获得服务报酬，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比特币全节点，它将为你提供被动收入，并随着你对它的投资而增加。

一台电脑可以运行多少个节点？

取决于你的硬件能力。 一次只能运行一个钱包实例，因此您需要使用虚拟机。 如果您决定使用 VPS，您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。

哪些是最好的 VPS 提供商？

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