区块链节点

区块链节点是连接到区块链网络并执行其协议软件的设备。节点充当协调者，构建去中心化网络的架构，并充当区块链的利益相关者。它们的主要工作是维护区块链的公共账本共识，具体取决于节点的类型。

任何具有 IP 地址的设备，包括服务器、打印机、集线器、调制解调器、交换机和路由器，都可以充当节点。

如何描述区块链节点？

参与执行去中心化网络协议软件的设备-利益相关者对被称为区块链节点。节点通过协作来构建区块链的治理架构，而不是由单个实体控制。维护公共账本的共识是它们的主要职责。

让我们深入了解区块链，以理解节点在其中的作用。简而言之，区块链是分布在点对点之间、去中心化且不可更改的数字账本。交易数据被永久记录、存储和加密到“区块”中，然后这些区块被“链接”在一起，作为数据库运行。节点是维持网络连接并使区块链能够运行的技术设备（通常是计算机）。

“一个运行特定区块链软件的设备是节点的最基本层面，”Peaq（一个旨在将经济带入现实的区块链平台）的联合创始人 Till Wendler 解释道。MetaLamp 的区块链定制师 Stanislav Zhdanovich 将连接到网络比作浏览互联网。据他介绍，节点的作用与浏览器相同，因为它们能够与系统中的其他节点通信，因为它们了解特定的网络协议。Zhdanovich 指出，遵守协议是完全可选的。任何节点都可以随时离开，而无需承担任何风险。

区块链中的节点如何运作？

从操作角度来看，节点执行三个主要功能：验证、可访问性和维护。

• 节点维护区块链
  区块链的保管者被称为节点。它们跨所有账本副本维护同步，维护加密的交易历史，并接受新的区块以进行可扩展的开发。
• 节点验证提案和交易
  为了根据多数共识执行交易，节点被算法编程。接受或拒绝来自对等节点的提案：经过身份验证的建议将被附加到区块链、复制并分发到整个网络，而未经批准的想法将被消除。共识构建技术确保每个节点保持同步。新区块的实时处理会即时更新所有账本副本。
• 节点透明地存储和维护区块链数据
  区块链的存储节点是其容器。因此，每当用户连接到网络并获取数据时，他们都在与节点进行交互。它们对任何人保持完全开放和可用。

Wendler 以 Polkadot，一个开源的 layer-0 区块链为例。Polkadot 为 layer-1 区块链（也称为 parachain）提供基础，这些区块链运行在主网络之上，被称为中继链。

Collator 节点是 Polkadot 的一项特殊功能，充当 para chains 之间通信的接触点，并将它们与中继链同步。为实现这一点，collator 节点同时运行中继链和相应的 para chain 完整节点。

值得注意的是，Polkadot 托管着各种各样的节点。验证者节点维护共识过程，并确保交易记录准确且最新，而 collator 节点充当信使。然而，如果没有存档节点（负责保存和保留网络交易历史的完整性），这两种节点类型都无法运行。

“这使它们成为目标 parachain 与中继链之间通信的关键通道，从而与生态系统内的其他 parachain 进行通信，”Wendler 解释道，并强调了该平台交叉连接性是其公司 parachain 运营的主要原因。

互操作性对于 Web 3 至关重要，因为它使用户能够跨一系列网络利用数百个去中心化应用程序。Polkadot 在区块链行业中提供了无与伦比的原生互操作性能力。这一点的重要性怎么强调都不为过。

为什么我们需要区块链节点？

由于区块链没有中央权威，网络控制被分散给一组选定的节点。节点合作执行治理和实用功能，包括交易身份验证和协议执行。此外，在区块链上，每个代币和智能合约都仅存在于节点中。没有节点，区块链将有效地失去其基础设施。

Topl（一家创建分析、代币化和货币化行业可持续性的区块链应用程序的影响力科技公司）的首席区块链工程师 Nicholas Edmonds 表示，“节点是区块链的真相来源。”

它们还支持区块链上的去中心化理念，因为权力分布在多个节点上。随着容纳的节点越多，区块链就越去中心化。拥有大量节点的网络更具弹性，能够填充多数规则系统，并通过压倒对手来使渗透更加困难。

10 种不同的区块链节点类型

区块链节点根据其执行的任务进行分类。尽管存在差异，但每个节点都致力于保持网络的完整性。

Zhdanovich 提到，开发人员在开发区块链平台及其治理节点时会考虑两个方面。Zhdanovich 在 Haskell 编程语言方面的专业知识有助于构建第三代区块链平台 Cardano。

最初，一个区块链协议可能需要大量节点，每个节点在网络生态系统中发挥着互补作用。例如，一个包含七个节点的标准网络可能由四台 PC、一台路由器、一台打印机和一个远程设备组成。配置将根据特定区块链的独特需求进行匹配。

节点在协议中的参与程度也可能有所不同。有些可能只贡献一部分存储空间，而另一些则可能验证整个区块历史。换句话说，并非所有节点都是平等的。

1. 完整节点

在去中心化网络中，完整节点就是服务器。它们验证新区块并维护区块链的交易历史，此外还同步、存储、复制和分发数据。它们通过持续监控规则的遵守情况来维护一个诚实的数据库。

精简和存档的完整节点是两种类型。

2. 精简完整节点

已建立的内存限制是精简完整节点的主要特征。当安装节点时，“精简”就开始了。它包括下载完整的区块链，并开始移除除最旧区块的元数据（以保持顺序）之外的所有内容，仅保留最新的条目，直到达到节点的容量。由于它没有账本的完整副本，因此在其操作中安全性可以优先于存储。

3. 存档完整节点

存档完整节点存储完整的区块链账本，包括从创世区块到当前的所有交易。最常见的四种节点类型是权威节点、矿工节点、质押节点和主节点。

4. 权威节点

社区选择权威节点作为部分或私有中心化区块链的协调者。

5. 矿工节点

为了解锁代币并将新区块添加到区块链，矿工节点，它们受到新创建的加密货币的激励，使用工作量证明共识模型验证交易，这是一种依赖于任意加密难题的验证技术。因此，这些审计组织（也称为矿工）竞争解决复杂的数学难题，这些难题需要昂贵的高端计算设备才能获得报酬。矿工是属于组织（如公司或个人）的计算机，通常成组使用。这种机制是比特币治理结构的一个组成部分。

比特币作为奖励支付给矿工，以换取他们破解一个区块。每四年，或者每 210,000 个新创建的区块，奖励就会减半。通常，为了扩大他们在争夺奖励方面的影响力，矿工们会联合起来，合并他们的计算能力或组成一个矿池。

节点与矿工

在区块链上，交易的验证和促进由矿工和节点共同承担。矿工是一个提供好处的节点；然而，它们不必是矿工。这些好处包括在区块链上创建新区块的能力，以及因“完成”或验证一个区块而获得报酬，这通常是以代币的形式。节点可以像目录一样充当服务器，接收、存储和广播交易数据。

6. 主节点

这些完整节点类型保留记录并验证交易。它们不产生新的区块。

7. 质押节点

这些节点使用一种称为“质押”的技术进行身份验证。一种权益证明共识方法使用锁定的现金作为抵押品，并随机分配身份验证权限给满足预定义参数的用户，例如添加特定数量的代币到协议或签到预定的时间长度。

8. 轻节点

这些节点是使用频率第二高的节点，专为快速轻松处理日常任务和交易而设计。它们不下载完整的区块链，而是仅拥有运行所需的信息，并依赖完整节点。

9. 闪电网络节点

闪电网络节点使用独立的、链外的连接来处理链下交易，以减轻网络拥堵。交易在处理完毕后上传到主区块链。这种变通方法通过实现快速、低成本的交易来减少网络压力。

10. 强大节点

超级节点，最先进的节点版本，按需生成，以执行特定任务，例如强制执行协议修改或维护协议。