Die Definition eines Knotens kann je nach Kontext, in dem er verwendet wird, erheblich variieren. Wenn es um Computer- oder Telekommunikationsnetzwerke geht, können Knoten unterschiedliche Zwecke erfüllen, entweder als Umverteilungspunkt oder als Kommunikationsendpunkt. Normalerweise besteht ein Knoten aus einem physischen Netzwerkgerät, es gibt jedoch bestimmte Fälle, in denen virtuelle Knoten verwendet werden.

Vereinfacht ausgedrückt ist ein Netzwerkknoten ein Punkt, an dem eine Nachricht erstellt, empfangen oder übertragen werden kann. Als Nächstes besprechen wir die verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten: vollständige Knoten, Superknoten, Mining-Knoten und SPV-Clients.


Knoten von Bitcoin

Wenn wir uns den Kontext von Blockchains ansehen, die als verteilte Systeme konzipiert sind, ist es das Netzwerk von Rechenknoten, das die Verwendung von Bitcoin als dezentrale Peer-to-Peer (P2P)-Digitalwährung ermöglicht, die von Natur aus zensurresistent ist. und erfordert keinen Vermittler, um Transaktionen von einem Benutzer zum anderen abzuwickeln (egal wie weit entfernt sie auf der Welt sind).

Daher sind Blockchain-Knoten dafür verantwortlich, als Kommunikationspunkt zu fungieren, der verschiedene Funktionen ausführen kann. Jeder Computer oder jedes Gerät, das eine Verbindung zur Bitcoin-Schnittstelle herstellt, kann in dem Sinne als Knoten betrachtet werden, dass er auf irgendeine Weise miteinander kommuniziert. Mithilfe des Peer-to-Peer-Protokolls von Bitcoin können diese Knoten auch Informationen über Transaktionen und Blöcke innerhalb des verteilten Computernetzwerks übertragen. Allerdings ist jeder Computerknoten entsprechend seiner besonderen Funktionen definiert, weshalb es verschiedene Arten von Bitcoin-Knoten gibt.


Vollständige Knoten

Vollständige Knoten sind diejenigen, die Bitcoin tatsächlich unterstützen und für Sicherheit sorgen und für das Netzwerk unerlässlich sind. Diese Knoten werden auch als vollständige Validierungsknoten bezeichnet, da sie an der Überprüfung von Transaktionen und Blöcken anhand der Konsensregeln des Systems beteiligt sind. Vollständige Knoten können auch neue Transaktionen und Blöcke an die Blockchain senden.

Normalerweise lädt ein Full Node mit jedem Block und jeder Transaktion eine Kopie der Bitcoin-Blockchain herunter. Dies ist jedoch keine Voraussetzung, um als Full Node zu gelten (stattdessen kann eine reduzierte Kopie der Blockchain verwendet werden).

Ein vollständiger Bitcoin-Knoten kann durch verschiedene Softwareimplementierungen eingerichtet werden, am häufigsten wird jedoch Bitcoin Core verwendet und ist beliebt. Dies sind die Mindestanforderungen für den Betrieb eines Bitcoin Core-Vollknotens:

  • Desktop- oder Laptop-Computer mit einer aktuellen Version von Windows, Mac OS X oder Linux.

  • 200 GB freier Speicherplatz.

  • 2 GB Arbeitsspeicher (RAM).

  • Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung mit Upload-Geschwindigkeiten von mindestens 50 kB/s.

  • Eine ungemessene Verbindung oder eine Verbindung mit hohen Belastungsgrenzen. Vollständige Knoten können eine Upload-Nutzung von 200 GB/Monat und eine Download-Nutzung von 20 GB/Monat erreichen oder überschreiten. Sie müssen außerdem etwa 200 GB herunterladen, wenn Sie Ihren vollständigen Knoten zum ersten Mal starten.

  • Ihr vollständiger Knoten muss mindestens 6 Stunden am Tag laufen. Noch besser, wenn Sie es kontinuierlich (24/7) laufen lassen.


Viele Organisationen und freiwillige Benutzer betreiben Bitcoin-Vollknoten, um das Bitcoin-Ökosystem zu unterstützen. Derzeit laufen im Bitcoin-Netzwerk etwa 9.700 öffentliche Knoten. Beachten Sie, dass diese Zahl nur öffentliche Knoten umfasst, was sich auf sichtbare und zugängliche überwachende Bitcoin-Knoten bezieht (auch als Überwachungsknoten bezeichnet).

Neben öffentlichen Knoten gibt es viele weitere versteckte Knoten, die nicht sichtbar sind (ungehörte Knoten). Diese Knoten arbeiten normalerweise hinter einer Firewall, über versteckte Protokolle wie Tor oder einfach, weil sie so konfiguriert sind, dass sie nicht auf Verbindungen lauschen.


Hörende Knoten (Supernodes)

Im Wesentlichen ist ein Listener-Knoten oder Superknoten ein vollständiger Knoten, der öffentlich sichtbar ist. Es kommuniziert und stellt Informationen jedem anderen Knoten zur Verfügung, der beschließt, eine Verbindung mit ihm herzustellen. Daher ist ein Superknoten im Grunde ein Umverteilungspunkt, der sowohl als Datenquelle als auch als Kommunikationsbrücke fungieren kann.

Ein vertrauenswürdiger Superknoten ist in der Regel rund um die Uhr in Betrieb und verfügt über mehrere Verbindungen, die den Blockchain-Verlauf und Transaktionsdaten an mehrere Knoten auf der ganzen Welt übertragen. Aus diesem Grund wird ein Superknoten wahrscheinlich mehr Rechenleistung und eine bessere Internetverbindung benötigen als ein vollständiger, versteckter Knoten.


Bergmannsknoten

Um im aktuellen Wettbewerbsszenario Bitcoins zu schürfen, muss man in spezielle Mining-Hardware und -Software investieren. Diese Mining-Programme (Software) stehen in keinem direkten Zusammenhang mit Bitcoin Core und laufen parallel, um Bitcoin-Blöcke zu testen und zu schürfen. Ein Miner kann wählen, ob er alleine (Solo Miner) oder in Gruppen (Mining Pool) arbeiten möchte.

Während die Full Nodes einzelner Miner ihre eigene Kopie der Blockchain nutzen, arbeiten Mining-Pools zusammen, wobei jeder seine eigenen Rechenressourcen (Hashpower) beisteuert. In einem Mining-Pool muss nur der Pool-Administrator einen vollständigen Knoten ausführen, der als vollständiger Mining-Pool-Knoten bezeichnet werden kann.


Light-Kunden oder SPV-Kunden

Light-Clients, auch Simplified Payment Verification (SPV)-Clients genannt, sind solche, die das Bitcoin-Netzwerk nutzen, aber nicht wirklich als vollständiger Knoten fungieren. Daher tragen SPV-Clients nicht zur Sicherheit des Netzwerks bei, da sie keine Kopie der Blockchain verwalten und nicht am Transaktionsverifizierungs- und Validierungsprozess teilnehmen.

Kurz gesagt ist SPV die Methode, mit der ein Benutzer überprüfen kann, ob einige Transaktionen in einem Block enthalten waren oder nicht, ohne die gesamten Blockdaten herunterladen zu müssen. Daher sind SPV-Clients auf Informationen angewiesen, die von anderen vollständigen Knoten (Superknoten) bereitgestellt werden. Thin Clients fungieren als Kommunikationsendpunkte und werden von vielen Kryptowährungs-Wallets verwendet.


Client vs. Mining-Knoten

Es ist wichtig zu beachten, dass der Betrieb eines vollständigen Knotens nicht dasselbe ist wie der Betrieb eines vollständigen Mining-Knotens. Während Miner in teure Mining-Hardware und -Software investieren müssen, kann jeder einen vollständigen Validatorknoten betreiben. Darüber hinaus muss ein Miner vor dem Versuch, einen Block zu schürfen, ausstehende Transaktionen sammeln, die zuvor von vollständigen Knoten als gültig akzeptiert wurden. Der Miner erstellt dann einen Kandidatenblock (mit einer Reihe von Transaktionen) und versucht, diesen Block abzubauen. Wenn es dem Miner gelingt, eine gültige Lösung für diesen Block zu finden, sendet er diese an das Netzwerk und die anderen vollständigen Knoten überprüfen die Gültigkeit des Blocks. Daher werden die Konsensregeln durch das verteilte Netzwerk der Validierungsknoten und nicht durch die Miner bestimmt und sichergestellt.


Abschluss

Bitcoin-Knoten kommunizieren untereinander über das P2P-Netzwerkprotokoll von Bitcoin und stellen so die Integrität des Systems sicher. Ein Knoten, der sich daneben benimmt oder versucht, falsche Informationen zu verbreiten, wird von ehrlichen Knoten schnell erkannt und vom Netzwerk getrennt.

Obwohl der Betrieb eines vollständigen Validierungsknotens keine finanziellen Vorteile mit sich bringt, wird er dringend empfohlen, da er den Benutzern Vertrauen, Sicherheit und Privatsphäre bietet. Vollständige Knoten stellen sicher, dass die Regeln eingehalten werden. Sie schützen die Blockchain vor Angriffen und Betrug (z. B. Doppelausgaben). Darüber hinaus muss ein Full Node anderen nicht vertrauen und ermöglicht dem Benutzer die volle Kontrolle über sein Geld.