Die Definition eines Knotens kann je nach verwendetem Kontext variieren. Wenn es beispielsweise um Computernetzwerke oder Telekommunikationsnetzwerke geht, können Knoten unterschiedliche Zwecke erfüllen, da sie einen Umverteilungspunkt oder einen Kommunikationsendpunkt darstellen. Normalerweise besteht ein Knoten aus einem physischen Netzwerkgerät, es gibt jedoch bestimmte Fälle, in denen virtuelle Knoten verwendet werden.

Einfach ausgedrückt ist ein Netzwerkknoten ein Punkt, an dem eine Nachricht generiert, empfangen oder gesendet werden kann. Hier besprechen wir die verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten: Full Nodes, Super Nodes, Miner Nodes und SPV-Clients.


Bitcoin-Knoten

Im Kontext von Blockchains, die als verteilte Systeme konzipiert sind, ermöglicht das Netzwerk von Computerknoten die Verwendung von Bitcoin als dezentrale digitale Währung, die auf einem Peer-to-Peer-System basiert und aufgrund ihres Designs zensurresistent ist und erfordert keine andere Methode, um zwischen einem Benutzer und einem anderen Benutzer zu vermitteln (unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen auf der Welt). 

Daher sind die Blockchain-Knoten dafür verantwortlich, als Verbindungspunkt 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. Diese Knoten sind auch in der Lage, mithilfe des Peer-to-Peer-Protokolls von Bitcoin Informationen über Transaktionen und Blöcke innerhalb des verteilten Computernetzwerks zu übertragen. Da jedoch jeder Computerknoten seine eigenen Funktionen definiert, gibt es verschiedene Arten von Bitcoin-Knoten.


Vollständige Knoten

Vollständige Knoten unterstützen und bieten Sicherheit für Bitcoin und sind unverzichtbar. Diese Knoten werden auch als vollständige Verifizierungsknoten bezeichnet, da sie gemäß den Konsensregeln des Systems in den Prozess der Verifizierung von Transaktionen und Blöcken eingreifen. Vollständige Knoten können auch neue Transaktionen und Blöcke an die Blockchain weiterleiten.

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


Ein vollständiger Bitcoin-Knoten kann über verschiedene Softwareanwendungen erstellt werden, die gebräuchlichste und beliebteste ist jedoch Bitcoin Core. 

Dies sind die Mindestanforderungen, um einen vollständigen Knoten für Bitcoin Core zu betreiben:

  • Ein Computer oder Laptop mit der neuesten Version von Windows, Mac OS

  • 200 GB verfügbarer Speicherplatz.

  • 2 GB Arbeitsspeicher (RAM).

  • Highspeed-Internet mit Downloadgeschwindigkeiten von mindestens 50 kb/s.

  • Eine offene Verbindung oder eine Verbindung mit hohen Belastungsgrenzen. Vollständige Hotspots können eine Upload-Nutzung von 200 GB oder mehr pro Monat und eine Download-Nutzung von bis zu 20 GB pro Monat haben. Sie müssen außerdem etwa 200 GB herunterladen, wenn Sie den vollständigen Knoten zum ersten Mal starten.

  • Der vollständige Knoten sollte mindestens 6 Stunden am Tag laufen. Es ist auch besser, kontinuierlich rund um die Uhr zu arbeiten.


Viele Freiwilligenorganisationen und Benutzer betreiben Bitcoin-Vollknoten, um das Bitcoin-System 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 Bitcoin-Knoten bezieht, die gesehen und aufgerufen werden können (auch als Überwachungsknoten bezeichnet).

Neben öffentlichen Knoten gibt es viele andere versteckte Knoten, die nicht sichtbar sind (nicht hörende Knoten). Diese Knoten arbeiten typischerweise hinter einer Firewall über versteckte Protokolle wie Tor, was bedeutet, dass sie so konfiguriert sind, dass sie die Kommunikation nicht mithören.


Abhörende Knoten - Superknoten

Grundsätzlich ist ein Listening-Knoten oder Super-Knoten ein vollständiger Knoten, der öffentlich sichtbar ist. Damit er mit jedem anderen Knoten kommuniziert und Informationen bereitstellt, der beschließt, eine Verbindung zwischen ihnen herzustellen. Daher ist ein Superknoten im Wesentlichen ein Umverteilungspunkt, der als Datenquelle und als Kommunikationsbrücke fungieren kann.

Ein vertrauenswürdiger Superknoten ist in der Regel rund um die Uhr in Betrieb und verfügt über mehrere Verbindungen, während er den Verlauf der Blockchain und aggregierte Transaktionen an mehrere Kontaktpunkte auf der ganzen Welt überträgt. Aus diesem Grund benötigt ein Superknoten im Vergleich zu versteckten Vollknoten möglicherweise mehr Rechenleistung und eine bessere Internetverbindung.


Bergmannsknoten

Um im aktuellen Wettbewerbszustand Bitcoin schürfen zu können, muss man in spezielle Mining-Hardware und -Software investieren. Diese Mining-Programme stehen nicht in direktem Zusammenhang mit Bitcoin Core, werden jedoch auf ähnliche Weise implementiert wie der Versuch, Bitcoin-Blöcke abzubauen. Der Miner kann wählen, ob er alleine (Solo-Miner) oder in Gruppen (Pool-Miner) arbeiten möchte.

Während vollständige Knoten einzelner Miner ihre eigene Version der Blockchain verwenden, arbeiten kollektive Miner (Mining-Pools) zusammen, wobei jeder seine eigenen Rechenressourcen (Hashpower) beisteuert.

In einem Mining-Pool muss nur der Pool-Administrator einen vollständigen Knoten ausführen, der für Mining-Pool-Benutzer als vollständiger Knoten bezeichnet werden kann.


Lightweight- oder SPV-Clients

SPV-Clients (oder Lightweight-Clients) sind Lightweight-Clients, 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 private Kopie der Blockchain verwalten und nicht am Prozess der Überprüfung und Bestätigung von Transaktionen beteiligt sind.

Kurz gesagt: Mit SPV kann ein Benutzer überprüfen, ob einige Transaktionen zum Block hinzugefügt wurden oder nicht, ohne die gesamten Blockdaten herunterladen zu müssen. SPV-Clients sind daher auf Informationen angewiesen, die von anderen Vollknoten (Superknoten) bereitgestellt werden. Light-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, ist jeder in der Lage, einen vollständigen Validator-Knoten zu betreiben. Darüber hinaus müssen Miner vor dem Versuch, Blöcke zu schürfen, ausstehende Transaktionen sammeln, die zuvor von vollständigen Knoten als gültig akzeptiert wurden. Als nächstes erstellt der Miner einen Kandidatenblock (mit einer Reihe von Transaktionen) und versucht, diesen Block zu schürfen. Wenn der Miner eine gültige Lösung für diesen Block finden kann, sendet er sie an das Netzwerk und andere vollständige Knoten validieren den Block. Daher werden Konsensregeln durch das verteilte Netzwerk von Validierungsknoten und nicht durch Miner definiert und gesichert.



Abschluss

Bitcoin-Knoten kommunizieren untereinander über das Bitcoin-P2P-Netzwerkprotokoll 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 identifiziert und dann 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. Die Blockchain schützt vor Angriffen und betrügerischen Methoden wie (Double-Spending) oder (Double-Spending). Darüber hinaus muss ein Full Node anderen nicht vertrauen und ermöglicht dem Benutzer die volle Kontrolle über seine Gelder.