节点和主节点在区块链中的作用是什么

描述

我们将解释节点和主节点的理论基础。 我们如何参与以及他们在区块链网络中执行的任务是什么。

什么是节点？

区块链中的节点通常是指下载了与加密货币（比特币、以太坊、门罗币等）相关的软件以参与点对点网络的计算机。

加密货币区块链的结构是点对点（P2P）之间的网络架构。 P2P 意味着参与网络的计算机彼此平等。 P2P 一词并不新鲜。 P2P 网络的第一个大规模使用是由音乐文件共享网络 Napster 完成的。

虽然 Napster 网络一点也不复杂（它只是一个文件共享协议），但它的基本原理与今天的区块链网络相同。 从这个意义上说，最古老的 P2P 网络，类似于当前的区块链工作，是 SETI@HOME 网络。 SETI@HOME 是 SETI 创建的计算机网络，用于分析来自世界各地射电望远镜的数据，分析来自射电望远镜的数据以寻找银河系中的智慧生命。 想要参与该网络的人只需从其官方网站下载软件并执行即可。

这样，在 P2P 网络中，每一台参与网络的计算机都可以收到节点的名称。 在网络中，所有节点都负责提供网络服务。 这是因为网络节点的互连性，允许互操作性。

区块链网络是指执行给定区块链 P2P 协议的一组节点。 整个网络以完全联合、去中心化和分布式的方式编排和协调每个用户在网络中的行为。 这意味着世界各地的计算机网络可以不断地相互传输新的交易。 该网络中的每台计算机都是一个已下载完整区块链的节点。 这样，网络就变得冗余，并且一起工作可以使其在扩展方面具有可扩展性。

由于区块链的去中心化，任何人都可以参与。 只需从中下载节点软件并执行即可。 通常，每个项目的主钱包都支持此功能。 最初，网络从区块链的起源开始，直到它与网络同步。 此时，节点开始全面运作，不仅允许交易得到验证，而且支持区块链的整体形象。 通常节点可以执行以下功能：路由、区块链数据库、挖矿和钱包服务。

这些节点是区块链最大数据结构的一部分。 当节点所有者自愿贡献他们的计算资源来存储和验证交易时，他们有机会收取交易费用并获得底层加密货币的奖励。

处理这些交易可能需要大量的计算和处理能力，这意味着普通计算机的能力是不够的。 一般来说，专业矿工倾向于投资非常强大的计算设备，称为 CPU（中央处理器）或 GPU（图形处理器）比特币中节点的功能包括，以满足验证交易所需的处理能力需求，从而获得相应的回报。

节点可以是通信端点或用于通信的重新分配点，链接到其他节点。 网络中的每个节点都被认为是平等的，但是，某些节点在支持网络的方式上扮演着不同的角色。 例如，并非所有节点都存储区块链的完整副本。

完整节点下载区块链的完整副本，并根据该特定加密货币或实用程序令牌使用的共识协议检查生成的新交易。 所有节点都使用相同的共识协议以保持彼此兼容。 网络中的节点负责确认和验证交易并将它们放入块中。 节点总是可以得出自己的结论，即交易是否有效以及是否应该与其他交易一起添加到区块中，而不管其他节点的行为如何。

节点的基本任务是什么？

当矿工或用户试图通过协议的某种机制向区块链添加一个新的交易块时，它会将该块传输到网络的所有节点。 根据区块的合法性（交易的签名和有效性），节点可以接受或拒绝区块。 当一个节点接受一个新的交易块时，它会保存它并将其存储在它已经存储的其他块之上。 总结起来，节点的作用是：

他们可以检查交易块是否有效并接受或拒绝它。 Store and store transaction blocks（存储区块链交易历史）。 将此交易历史转移并扩展到其他可能需要与区块链同步的节点（他们必须在交易历史中更新）。

节点分类

在区块链网络中，传统上存在三种类型的节点，它们在网络中提供不同的功能。 这些节点类型是：

广播节点：它们只发布交易并从第三方接收区块链信息。 他们遵循最强大的挖矿能力，被称为轻钱包，广泛用于移动设备，或者只是被不想下载整个区块链的人使用。 全节点：安装全节点软件，如Bitcoin Core，除了拥有最安全的钱包外，还会下载区块链副本，成为比特币网络中的一个节点。 因此，您发出交易，将其传播到网络的其余部分，并验证是否满足共识规则。 挖矿节点：矿工除了运行自己喜欢的软件矿机（BTCMiner、CGMiner）外，还必须拥有一份区块链。 这些节点除了挖掘比特币以帮助创建新区块外，还发布和传播交易。

节点的安全性如何？

节点可以在线或离线。 在线节点从其他节点接收、保存和传输所有最后的交易块，而未连接的节点则不会。 当离线节点重新在线时，它首先必须通过下载自节点断开连接以来添加到区块链的所有块来赶上区块链的其余部分。 这个过程通常被称为区块链同步。

理论上，整个区块链可以在单个节点上执行，但由于它将存储在单个设备中，因此它很容易受到断电、黑客攻击或系统故障等情况的影响。 区块链中运行的完整节点越多，它们在面对此类灾难时的弹性就越大。 当区块链的数据分布在如此多的设备上时，损坏的实体很难一次删除所有这些数据。 由于全球危机，大量节点突然宕机无法访问，理论上单个节点可以维持整个区块链的运行。 即使所有节点都断开连接比特币中节点的功能包括，也只需要一个具有完整区块链历史记录的节点即可重新上线并使所有数据再次可访问。

这些节点也容易受到计算机攻击，这可能会改变它们的功能。 例如，盗版者可能会破坏软件的安全性，并且在不更改区块链数据的情况下，可以将节点的利润重定向到与其所有者写入的地址不同的地址。 地址窃取攻击是此类软件最常见的攻击类型，这就是开发人员建议使用更新版本的区块链软件的原因。

这些安全漏洞很容易修复，使用一些计算机安全常识，或使用创建安全机制的软件工具将区块链软件与计算机系统的其余部分隔离开来。 这些措施包括：

使用具有长期可靠记录的官方或开发人员软件。 保护我们在区块链中的活跃私钥、助记词等任何特权信息。 仅将计算机或电子设备用于我们的采矿活动。 使用沙盒软件将软件应用程序与系统的其余部分隔离开来。 使用 MAC（强制访问控制）系统权限，允许我们以最少的操作系统和其他系统 API 访问权限运行我们的区块链软件（这种隔离大于沙箱）。

什么是主节点？

主节点是一些当前区块链的独特功能。 主节点通常比普通节点配备更多。 除了验证、保存和传输交易之外，有时主节点，就其性质而言，还促进区块链中的其他事件，例如投票事件、协议操作的执行以及遵守区块链的法律。 主节点通常始终在线，并提供比普通节点更多的内存。 由于主节点的住所通常需要更多资源（电力、正常运行时间、维护、存储空间、内存），因此住所通常以利息的形式提供支付。

但是，并不是每个人都可以运行主节点。 控制主节点的能力可能会被滥用，因此要求主机存储最少（通常是相当大的）数量的加密货币作为抵押品。 当主节点主机违反区块链规则时，这将用作保证金。 主节点主机收到的利率是根据您的保证金计算的。 保留的这笔钱取决于主节点所有者的回报，以所涉及的主节点集处理的所有交易和操作的百分比来衡量。 DASH 和以太坊等项目在其结构中使用和创建主节点。