Die Definition dessen, was ein Knoten ist, kann je nach verwendetem Kontext variieren. Wenn es um Computer- oder Telekommunikationsnetze geht, bieten Knoten unterschiedliche Vorschläge und fungieren entweder als Umverteilungspunkt oder als Kommunikationsterminal. Normalerweise wird ein Knoten als Gerät in einem physischen Netzwerk dargestellt, es gibt jedoch einige spezielle Fälle, in denen virtuelle Knoten verwendet werden.

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


OS-Knoten machen Bitcoin

Wenn wir uns den Kontext von Blockchains ansehen, die als verteilte Systeme konzipiert sind, ist es ein Computernetzwerk, das es ermöglicht, Bitcoin als dezentrale digitale Peer-to-Peer-Währung (P2P oder Peer-to-Peer) zu verwenden, die gegenüber Behörden resistent ist. seit der Konzeption und erfordert keinen Vermittler, der von den Benutzern abgewickelt werden muss (unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen).

Daher sind die Knoten eines Blockchain-Netzwerks dafür verantwortlich, als Kommunikationspunkt zu fungieren, der unterschiedliche Funktionen haben kann. Alle Computer oder Geräte, die eine Verbindung zur Bitcoin-Schnittstelle herstellen, können in dem Sinne als Knoten betrachtet werden, dass sie auf irgendeine Weise miteinander kommunizieren. Diese Knoten sind auch in der Lage, Informationen über Transaktionen und Blöcke innerhalb eines Computernetzwerks zu übertragen, wenn sie das Peer-to-Peer-Protokoll von Bitcoin verwenden. Da jedoch jeder Computer entsprechend seiner besonderen Funktion definiert ist, gibt es innerhalb von Bitcoin verschiedene Arten von Knoten.


Vollständige Knoten

Vollständige Knoten sind diejenigen, die Bitcoin tatsächlich unterstützen und schützen und für das Netzwerk von wesentlicher Bedeutung sind. Diese Knoten werden auch als vollständig validierende Knoten bezeichnet, da sie an der Verifizierung von Blöcken und Transaktionen gemäß den Regeln des Konsensalgorithmus beteiligt sind. Vollständige Knoten sind auch in der Lage, neue Blöcke und Transaktionen an die Blockchain weiterzuleiten.

Normalerweise lädt ein Full Node eine Kopie der Bitcoin-Blockchain herunter, die jeden Block und jede Transaktion enthält. Dies ist jedoch keine Voraussetzung, um ein Full Node zu werden (anstelle der vollständigen kann eine reduzierte Kopie der Blockchain verwendet werden).

Ein Bitcoin-Knoten kann über verschiedene Softwareimplementierungen eingerichtet werden, die beliebteste und am häufigsten verwendete Methode ist jedoch Bitcoin Core. Dies sind die Mindestanforderungen für den Betrieb eines Bitcoin Core-Vollknotens:

  • Desktop- oder Notebook-Computer mit der neuesten Version von Windows, Mac OS X oder Linux.

  • 200 GB freier HD-Speicherplatz.

  • 2 GB Speicher (RAM)

  • Highspeed-Internetverbindung und Upload-Rate von mindestens 50 kB/s.

  • Eine Internetverbindung mit einer hohen Bandbreitenbeschränkung für Uploads. Vollständige Knoten können den Download-Bereich von 200 GB/Monat und 20 GB/Monat erreichen oder sogar überschreiten. Und Sie müssen außerdem ca. 200 GB herunterladen, sobald Sie Ihren vollständigen Knoten starten.

  • Ein vollständiger Knoten muss täglich mindestens 6 Stunden lang aktiv sein. Noch besser ist es, wenn Sie es kontinuierlich laufen lassen, 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche.


Einige freiwillige Organisationen und Benutzer betreiben Bitcoin-Vollknoten, um das Ökosystem zu unterstützen. Derzeit laufen etwa 9.700 öffentliche Knoten im Netzwerk. Beachten Sie, dass diese Zahl nur öffentliche Knoten umfasst, was sich auf Knoten bezieht, die als sichtbar und zugänglich (oder empfängliche Knoten) aufgeführt sind.

Zusätzlich zu den öffentlichen Knoten gibt es mehrere andere, die unsichtbar sind (nicht empfangbare Knoten). Diese Knoten arbeiten normalerweise hinter einer Firewall, über Protokolle wie Tor oder einfach, weil sie so konfiguriert wurden, dass sie keine Verbindungen empfangen.


Empfangsknoten (Superknoten)

Im Wesentlichen ist ein Empfängerknoten oder Superknoten ein vollständiger Knoten, der öffentlich sichtbar ist. Es kommuniziert und liefert Informationen an jeden anderen Knoten, der eine gegenseitige Verbindung herstellt. Folglich ist der Superknoten im Grunde ein Umverteilungspunkt, der gleichzeitig als Informationsquelle und Kommunikationsbrücke fungieren kann.

Ein vertrauenswürdiger Superknoten läuft normalerweise täglich und verfügt über mehrere Verbindungen, die Blockchain-Informationen und Transaktionen an mehrere Knoten auf der ganzen Welt übertragen. Aus diesem Grund wird ein Superknoten wahrscheinlich mehr Rechenleistung und Internetverbindung benötigen als ein vollständiger Knoten, der verborgen bleibt.


Bergbauknoten

Um in der derzeit sehr wettbewerbsintensiven Situation Bitcoins schürfen zu können, müssen Interessenten in spezielle Geräte und Programme für diesen Zweck investieren. Diese Mining-Programme (Software) stehen nicht in direktem Zusammenhang mit Bitcoin Core und müssen parallel ausgeführt werden, um zu versuchen, Bitcoin-Blöcke abzubauen. Ein Miner kann wählen, ob er alleine (einzelner Miner) oder in Gruppen, sogenannten Mining-Pools, arbeiten möchte.

Während einzelne Full-Node-Miner ihre eigene Kopie der Blockchain nutzen, arbeiten Pool-Miner zusammen, wobei jeder seine individuelle Rechenleistung (Hashpower) beisteuert. In einem Mining-Pool muss nur der Administrator die Anforderung erfüllen, einen vollständigen Knoten auszuführen – den sogenannten vollständigen Knoten des Pool-Miners.


Lightweight- oder SPV-Kunden

Lightweight-Clients, besser bekannt als Simplified Payment Verification oder SPV-Clients, sind solche, die das Bitcoin-Netzwerk nutzen, aber nicht als vollständige Knoten fungieren. Daher tragen SPV-Clients nicht zur Netzwerksicherheit bei, nur weil sie keine Kopie der Blockchain haben und nicht am Transaktionsverifizierungs- und Validierungsprozess beteiligt sind.

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


Clients vs. Mining-Knoten

Es ist wichtig zu beachten, dass der Betrieb eines normalen Full Nodes nicht dasselbe ist wie der Betrieb eines Mining Full Nodes. Während Miner in extrem teure Computerteile und -programme investieren müssen, kann jeder einen einfachen Full Node betreiben. Darüber hinaus muss der Miner vor dem Versuch, einen Block zu schürfen, eine Reihe ausstehender Transaktionen sammeln, die zuvor von vollständigen Knoten als gültig akzeptiert wurden. Dann erstellt der Miner einen Kandidatenblock (mit einer Gruppe von Transaktionen) und versucht, diesen Block abzubauen. Wenn es dem Miner gelingt, eine gültige Lösung für den mathematischen Beweis dieses Blocks zu finden, übermittelt er sie an das Netzwerk und die anderen vollständigen Knoten überprüfen die Gültigkeit dieses Blocks. Daher werden Konsensregeln durch das verteilte Netzwerk validierter Blöcke und nicht durch Miner bestimmt und geschützt.


Schlussbetrachtungen

Bitcoin-Knoten kommunizieren untereinander über das P2P-Protokoll des Netzwerks und gewährleisten so die Integrität des Systems. Ein Knoten, der unehrlich handelt oder versucht, falsche Informationen zu verbreiten, wird von ehrlichen Leuten schnell entdeckt und am Ende vom Netzwerk getrennt.

Auch wenn der Betrieb eines vollständigen Validierungsknotens keinen finanziellen Vorteil mit sich bringt, wird diese Maßnahme dringend empfohlen, um Vertrauen, Sicherheit und Datenschutz für alle Netzwerkbenutzer zu gewährleisten. Vollständige Knoten stellen sicher, dass die Regeln immer eingehalten werden. Sie schützen die Blockchain vor Angriffen und Betrug (z. B. Double Spending). Darüber hinaus muss ein Full Node anderen nicht vertrauen und ermöglicht dem Benutzer die volle Kontrolle über sein Geld.