節點（node）是區塊鏈網絡中的一個點，其主要功能是在其他節點之間分發數據。這是在區塊鏈內傳輸信息同時保持去中心化效果所必需的。節點可以是中間環節，也可以是數據的最終接收者。

節點技術特點

節點是安裝了加密貨幣錢包的計算機（服務器），它與其他類似計算機同步。這些節點的鏈接形成了區塊鏈。使用這樣的網絡可以快速分發大數據流。

節點的運行是由服務器的力量來保證的。任何可以通過互聯網傳輸信息的設備都適合於此。此外，節點的操作需要特殊的軟件。

大多數情況下，node 用於執行 3 個任務：

  • 在節點之間存儲和分發有關交易和網絡參與者錢包中資金金額的信息。

  • 監控網絡規則的實施（PoS、PoW共識算法等）。

  • 支持分佈式註冊表的操作，該註冊表存儲整個網絡存在的交易信息。

如果沒有互聯網連接，節點就無法工作。離線存儲設備也不能執行節點的功能。但如果它連接到互聯網，它就成爲一個成熟的節點。

爲什麼需要節點？

爲了支持區塊鏈的穩定運行，需要一個相互同步的服務器網絡。這樣的網絡的主要價值在於保證去中心化的效果，同時又不損失信息陣列交互的速度。

考慮到計算機節點位於不同的國家和城市，即使封鎖特定地區的互聯網也不會導致區塊鏈的封鎖。但如果所有節點都集中在一羣人手中，那麼他們將能夠完全控制網絡，這會導致去中心化的效果受到限制。

同時，去中心化是加密貨幣的關鍵優勢之一。爲了保證這一點並獲得數據分發的效果，區塊鏈使用了衆多的無關緊要的節點。他們不參與挖礦，但存儲整個交易歷史記錄。這可以防止有限的一組人控制分佈式賬本。

爲保證區塊鏈運行而提供算力的用戶將獲得獎勵。這就是該項目激勵人們將個人電腦連接到分佈式網絡的方式。

節點類型

區塊鏈節點的功能和用途各不相同。其中有幾種標準類型存在於許多區塊鏈中。還有其他節點模型用於具有擴展功能的單個網絡。

全節點

這是最初爲運行比特幣而創建的節點的第一個版本。全節點構成區塊鏈的基礎並參與完成交易。

這樣的節點包含了從網絡啓動到當前時間有關交易和區塊的所有信息。當一個用戶轉移硬幣時，所有節點都會“看到”此操作並保存在其歷史記錄中。

一條區塊鏈上可以同時運行數以萬計的全節點。他們都不斷地互相交換信息。要處理如此大的數據流，需要足夠的計算能力。

如果用戶第一次在自己的PC上安裝全節點，必須進行同步，即下載整個區塊鏈。對於某些區塊鏈來說，這會佔用相當多的內存。例如，2022 年 11 月的比特幣區塊鏈大小爲 438 GB，可能需要幾周的時間才能同步。

如果一個節點與網絡斷開一段時間，那麼當連接時，它必須重新同步，即下載其斷開期間生成的所有信息。

完整節點具有一組特定的選項，可將其與網絡上其他類型的節點區分開來。最重要的功能之一是驗證簽名（密鑰）以確認交易和區塊。如果檢測到錯誤，節點可能會拒絕該操作。原因可能不同：格式不正確、算法錯誤、重複、記錄操縱等。

擁有完整網絡節點的用戶可以自行檢查傳入的傳輸。如果他們願意，他們還有機會參與挖礦並獲得獎勵。

輕節點

輕節點不包含區塊鏈的完整信息。這樣的節點只存儲它所連接的塊的記錄。在大多數情況下，此類節點不會連續運行。

通常，輕量級節點是連接到完整節點並將信息從完整節點中繼到用戶計算機的軟件 - 例如，有關帳戶餘額、傳入和傳出交易的信息。事實上，輕節點就是利用全節點作爲接入區塊鏈的橋樑。

輕量級節點具有使用加密貨幣所需的一組功能，而不需要大量的計算能力或內存。因此，它甚至可以在移動設備上運行。通常，同步只需幾秒鐘。

修剪的全節點

這樣的節點會下載整個區塊鏈並僅在首次啓動時進行同步。接下來，當達到一定的內存量時，它會自動加載新塊並刪除舊塊。通常，用戶可以在設置中設置節點大小，例如10GB。

挖礦節點

挖礦節點參與加密貨幣挖礦過程，僅用於基於工作量證明算法的區塊鏈。它可以是滿的或輕的。

要運行這樣的節點，用戶必須擁有強大的計算設備：

  • 中央處理器（CPU）；

  • 圖形處理單元（GPU）；

  • 專用集成電路（ASIC）。

您還需要安裝特殊軟件。

因此，在挖掘比特幣的過程中，需要解決複雜的數學問題。作爲此類計算的結果，礦工找到一個唯一的代碼值 - 哈希值，它可以作爲所執行工作的證明。

接下來，礦工將找到的哈希值發送到其他節點，其他節點必須檢查它是否符合任務。如果驗證成功，礦工可以添加新的區塊並獲得獎勵。

質押節點

這是挖掘節點的類似物，用於具有權益證明算法的區塊鏈中。還需要這樣的節點來驗證交易和添加新塊，並且它也可以是完整的或輕量級的。

在這種情況下，獎勵不是針對數學計算而授予的，而是針對在帳戶中存儲一定數量的硬幣而授予的。因此，要啓動質押節點，您不需要購買昂貴的設備。您所需要做的就是正確配置軟件併爲您的帳戶充值。

主節點

主節點類似於全節點：它還存儲來自區塊鏈的所有信息並與其同步，但它還具有附加功能。他們需要通過分割交易並在錢包之間發送交易來確保匿名性。

全節點的所有者如果滿足區塊鏈的必要條件，就可以獲得主節點。通常，主要要求是在您的帳戶中補充並持有一定數量的代幣。還需要執行特殊的服務器設置（對於不同的加密貨幣，它們是不同的）。

當用戶進行匿名交易時，他們的代幣會在主節點中“洗牌”。這個過程可能涉及不同數量的節點，這些節點分散在世界各地並隨機選擇。混合輪數也有所不同 - 這可以手動或自動設置。因此，無法追蹤發送者和接收者之間的連接。

主節點可以在權益證明算法或混合 PoW/PoS 共識上運行。爲了鼓勵用戶創建和管理主節點，系統獎勵他們一部分礦工佣金。不同區塊鏈的獎勵大小也有所不同。

在 NEM (XEM) 區塊鏈上運行的主節點類型稱爲超級節點。

閃電節點

閃電網絡（LN）是比特幣區塊鏈的第二層附加組件，是用戶支付渠道的網絡。該系統採用特殊的超快節點，這些節點彼此之間以及與主區塊鏈同步。

閃電節點僅驗證與其直接關聯的交易（與驗證區塊鏈上所有交易的標準節點不同）。由於此功能，可以實現最大的交易處理速度。

驗證器和預言機

這些是去中心化網絡中的節點可能具有的附加功能：

  • 驗證器節點是驗證交易並批准交易的設備。這些節點可以根據區塊鏈的特性使用不同的算法進行操作。

  • 預言機是一個將信息從外部系統傳輸到區塊鏈的節點。此類數據的一個例子可能是區塊鏈上運行的交換服務的當前貨幣成本。

需要預言機腳本將信息轉換爲智能合約可以理解的形式。然後驗證器驗證來自預言機的數據以及區塊鏈上的所有其他信息。

在這種情況下，來自一個預言機的信號會被大量驗證器驗證，從而提高了網絡的整體安全性。

節點功能的分叉和變化

任何加密貨幣項目都可以定期更新。爲了使更新在網絡範圍內生效，所有節點都必須接受它們。有時，開發人員和驗證者社區對於某些更新的實施可能會存在分歧，其中一部分節點可能會接受它們，而其他節點可能會拒絕它們。引入變更的過程稱爲分叉。

叉子有兩種類型：

  • 軟分叉是一種不與區塊鏈基本設置相矛盾的軟改變和改進。要接受它們，節點所有者需要更新軟件。如果只有部分節點接受此更新，系統仍將繼續穩定運行。

  • 硬分叉涉及對區塊鏈的重大改變。由於此類事件，網絡節點的類型可能會完全改變。例如，2022年9月，以太坊加密貨幣從POS算法切換爲POW算法。結果，挖礦節點消失了，而具有驗證器功能的質押節點出現了。

如果社區對於是否接受硬分叉存在分歧，網絡就會分裂成兩個不兼容的區塊鏈。其中一個保留基本設置，第二個切換到新設置。