Was sind Knoten?

Die Definition eines Knotens kann je nach Kontext, in dem er verwendet wird, stark variieren. Bei Computer- oder Telekommunikationsnetzen können Knoten unterschiedlichen Zwecken dienen, beispielsweise als Umverteilungspunkt oder Kommunikationsendpunkt. Im Allgemeinen besteht ein Knoten aus einem physischen Netzwerkgerät, in einigen Sonderfällen werden jedoch auch virtuelle Knoten verwendet.

Einfach ausgedrückt kann ein Netzwerkknoten ein Punkt sein, an dem eine Nachricht erstellt, empfangen oder übertragen wird. Von hier aus werden wir über die verschiedenen Knoten von Bitcoin sprechen: vollständige Knoten, Superknoten, Mining-Knoten und SPV-Clients.


Bitcoin-Knoten

Wenn wir den Kontext von Blockchains untersuchen, die als dezentrale Systeme konzipiert sind, sind es Computerknoten, die es ermöglichen, Bitcoin als dezentrale digitale Peer-to-Peer-Währung (P2P) zu verwenden, die von Natur aus zensurresistent ist und keine Vermittler für Transaktionen benötigt zwischen Benutzern (egal wie weit sie im Netzwerk der Welt voneinander entfernt sind).

Daher sind Blockchain-Knoten verpflichtet, als Kommunikationspunkte zu fungieren, die unterschiedliche Funktionen ausführen können. Jeder mit Bitcoin verbundene Computer oder jedes Gerät wird als Knoten betrachtet, da er auf irgendeine Weise miteinander kommuniziert. Diese Knoten können mithilfe des Bitcoin-Peer-to-Peer-Protokolls auch Informationen über Transaktionen und Blöcke innerhalb des verteilten Computernetzwerks übertragen. Allerdings wird jeder Computerknoten entsprechend seiner spezifischen Funktion definiert, weshalb es viele Arten von Bitcoin-Knoten gibt.


Tam-Knotenteile

Full Nodes sind Knoten, die Bitcoin echte Unterstützung und Sicherheit bieten und für das Netzwerk unverzichtbar sind. Diese Knoten werden auch Validator-Knoten genannt, da sie bei der Überprüfung von Transaktionen und Blöcken im Einklang mit den Konsensregeln des Systems arbeiten. Full Nodes können auch neue Transaktionen und Blöcke in die Blockchain übertragen.

Normalerweise laden Full Nodes eine Kopie der Bitcoin-Blockchain herunter, die jeden Block und jede Transaktion enthält. Dies ist jedoch keine Voraussetzung, um als Full Node zu gelten (es kann auch eine verkürzte Kopie der Blockchain verwendet werden).

Ein vollständiger Bitcoin-Knoten kann mit verschiedenen Software-Plug-Ins erstellt werden, aber das am häufigsten verwendete und beliebteste ist Bitcoin Core. Die Mindestanforderungen, um ein Bitcoin Core-Vollknoten zu werden, sind wie folgt.

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

  • 200 GB freier Speicherplatz

  • 2 GB Speicher (RAM)

  • Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung mit einer Upload-Geschwindigkeit von mindestens 50 kB/S

  • Verbindung ohne Limit oder hohes Upload-Limit. Vollständige Knoten können eine Upload-Nutzung von 200 GB/Monat und eine Download-Nutzung von 20 GB/Monat überschreiten. Wenn Sie ein vollständiger Knoten werden, müssen außerdem zunächst etwa 200 GB heruntergeladen werden.

  • Der vollständige Knoten muss mindestens 6 Stunden am Tag laufen. Noch besser ist der Dauerbetrieb (24/7).


Viele Freiwilligenorganisationen und Benutzer fungieren als Bitcoin-Vollknoten, um das Bitcoin-Ökosystem zu unterstützen. Derzeit gibt es im Bitcoin-Netzwerk etwa 9700 öffentliche Knoten. Es ist auch erwähnenswert, dass diese Zahl nur sichtbare und zugängliche Bitcoin-Abhörknoten (auch Abhörknoten genannt) umfasst.

Neben öffentlichen Knoten gibt es auch viele andere versteckte Knoten, die nicht sichtbar sind (Nicht-Listener-Knoten). Diese Knoten laufen normalerweise hinter einer Firewall über versteckte Protokolle wie Tor oder sind einfach so konfiguriert, dass sie nicht auf Verbindungen lauschen.


Listener-Knoten (Superknoten)

Im Wesentlichen ist ein Listener-Knoten oder Superknoten ein vollständiger Knoten, der für jeden sichtbar ist. Es kommuniziert mit jedem Knoten, der sich mit ihm verbinden möchte, und stellt ihm Informationen zur Verfügung. Ein Superknoten ist also einfach ein Umverteilungspunkt, der sowohl als Datenquelle als auch als Kommunikationsbrücke fungiert.

Ein zuverlässiger Superknoten ist in der Regel rund um die Uhr in Betrieb und verfügt über eine unterschiedliche Anzahl etablierter Verbindungen, über die er den Blockchain-Verlauf und die Transaktionen an mehrere Knoten auf der ganzen Welt sendet. Daher benötigt ein Superknoten wahrscheinlich mehr Rechenleistung und eine bessere Internetverbindung als ein Vollknoten.


Mining-Knoten

Um im aktuellen Wettbewerbsumfeld Bitcoin zu schürfen, muss man in spezielle Mining-Hardware und -Programme investieren. Diese Mining-Programme (Software) sind nicht direkt mit Bitcoin Core verbunden und müssen parallel zu Bitcoin Core ausgeführt werden, um Bitcoin-Blöcke zu schürfen. Ein Bergmann kann wählen, ob er alleine (Solo-Bergmann) oder in Gruppen (Gruppen-Bergmann) arbeiten möchte.

Während die vollständigen Knoten einzelner Miner ihre eigenen Kopien der Blockchain verwenden, können Gruppen-Miner zusammenarbeiten und der Gruppe ihre eigenen Rechenressourcen zur Verfügung stellen. In einem Mining-Pool muss nur der Administrator einen vollständigen Knoten betreiben, der als vollständiger Knoten eines Gruppen-Miners bezeichnet werden kann.


Thin Clients und SPV-Clients

Thin Clients, auch bekannt als Simplified Payment Verification (SPV), sind Einzelpersonen, die das Bitcoin-Netzwerk nutzen, aber nicht wirklich als vollständige Knoten fungieren. Das heißt, da SPV-Clients keine Kopie der Blockchain speichern, tragen sie nicht zur Sicherheit des Netzwerks bei und sind nicht an der Transaktionsbestätigung und -verifizierung beteiligt.

Kurz gesagt: Mit der SPV-Methode kann ein Benutzer überprüfen, ob Transaktionen zu einem Block hinzugefügt wurden, ohne die gesamten Blockdaten herunterzuladen. Das heißt, SPV-Clients verlassen sich auf Informationen, die von anderen vollständigen Knoten (Superknoten) bereitgestellt werden. Thin Clients fungieren als Kommunikationsendpunkte und werden von vielen Kryptowährungs-Wallets verwendet.


Vergleich von Client- und Miner-Knoten

Es ist besonders 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 ein vollständiger Validierungsknoten werden. Darüber hinaus muss der Miner vor dem Versuch, einen Block zu schürfen, ausstehende Transaktionen sammeln, deren Gültigkeit bereits von vollständigen Knoten akzeptiert wurde. Dann erstellt der Miner einen Kandidatenblock (mit Transaktionsgruppen) und versucht, diesen Block abzubauen. Wenn der Miner eine gültige Lösung für diesen Block finden kann, sendet er diese an das Netzwerk und andere vollständige Knoten überprüfen die Gültigkeit des Blocks. Daher werden Konsensregeln durch verteilte Netzwerke von Validierungsknoten und nicht durch Miner festgelegt und gesichert.


Abschluss

Bitcoin-Knoten kommunizieren untereinander über das Bitcoin-P2P-Netzwerkprotokoll und stellen so die Integrität des Systems sicher. Ein Knoten, der sich unangemessen verhält oder versucht, falsche Informationen zu verbreiten, wird von ehrlichen Knoten sofort bemerkt und dieser Knoten wird vom Netzwerk getrennt.

Obwohl der Betrieb eines vollständigen Validierungsknotens keine finanzielle Rendite bringt, wird dies dringend empfohlen, da es Vertrauen, Sicherheit und Datenschutz bietet. Full Nodes stellen die Compliance sicher und schützen die Blockchain vor Angriffen und Betrug (z. B. Doppelausgaben). Darüber hinaus muss ein Full Node niemandem vertrauen, sodass der Einzelne die volle Kontrolle über sein Geld hat.