Was sind Knoten?

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Was sind Knoten (Nodes)?

Die Definition eines Knotens kann je nach Kontext, in dem er verwendet wird, stark variieren. Im Kontext von Computer- oder Telekommunikationsnetzwerken, können Knoten unterschiedliche Zwecke erfüllen. Sie dienen entweder als Umverteilungspunkt oder als Kommunikationsendpunkt. Normalerweise besteht ein Knoten aus einem physikalischen Netzwerkgerät, allerdings gibt es einige spezifische Fälle, in denen auch virtuelle Knoten verwendet werden. 

Einfach ausgedrückt, ist ein Netzwerkknoten ein Punkt, an dem eine Nachricht erstellt, empfangen oder übertragen werden kann. Im Folgenden werden die verschiedenen Arten von Bitcoin-Knoten diskutiert: Full Nodes, Super Nodes, Miner Nodes und SPV-Clients.


Bitcoin-Knoten

Das Netzwerk von Computerknoten ermöglicht es Bitcoin als dezentrale Peer-to-Peer (P2P)-Digitalwährung eingesetzt zu werden, die bewusst zensurresistent ist und bei der kein Zwischenhändler benötigt wird um Transaktionen von einem Nutzer zum anderen durchzuführen (egal wie weit entfernt sie voneinander auf der Welt sind).

Daher sind Blockchain-Knoten dafür verantwortlich als Kommunikationspunkt zu fungieren, der verschiedene Funktionen erfüllen kann. Jeder Computer oder jede Vorrichtung, die sich mit der Bitcoin-Schnittstelle verbindet, kann als ein Knoten in dem Sinne betrachtet werden, dass sie irgendwie miteinander kommunizieren. Diese Knoten sind auch in der Lage, Informationen über Transaktionen und Blöcke innerhalb des verteilten Netzwerks von Computern unter Verwendung des Bitcoin Peer-to-Peer-Protokolls zu übertragen. Jeder Computerknoten ist jedoch entsprechend seiner spezifischen Funktionen definiert, so dass es verschiedene Arten von Bitcoin-Knoten gibt.

 

Full Nodes

Full Nodes sind diejenigen Knoten, die Bitcoin wirklich unterstützen und Sicherheit bieten, und sind daher für das Netzwerk unerlässlich. Diese Knoten werden auch als voll validierende Knoten bezeichnet, da sie sich in den Prozess der Überprüfung von Transaktionen und Blocks gemäß den Konsensregeln des Systems einbringen. Full Nodes sind auch in der Lage neue Transaktionen und Blöcke an die Blockchain weiterzugeben. 

Normalerweise lädt ein Full Node mit jedem Block und jeder Transaktion eine Kopie der Bitcoin-Blockchain herunter. Jedoch ist dies keine Voraussetzung, um als Full Node anerkannt zu werden (es kann stattdessen eine komprimierte Kopie der Blockchain verwendet werden).

Ein Bitcoin Full Node kann durch verschiedene Software-Implementierungen eingerichtet werden, aber die am häufigsten verwendete und beliebteste ist der Bitcoin Core. Dies sind die Mindestanforderungen für den Betrieb eines Bitcoin Core Full Node:

  • Desktop oder Laptop mit einer aktuellen Version von Windows, Mac OS X oder Linux.

  • 200 GB freier Festplattenspeicher.

  • 2 GB Arbeitsspeicher (RAM).

  • High-Speed-Internetverbindung mit Upload-Geschwindigkeiten von mindestens 50 kB/s.

  • Eine gebührenlose Verbindung oder eine Verbindung mit hohen Upload-Limits. Full Nodes können eine Upload-Nutzung von 200 GB/Monat und eine Download-Nutzung von 20 GB/Monat erreichen oder gar überschreiten. Du musst auch ~200GB herunterladen, wenn du deinen Full Node zum ersten Mal startest.

  • Dein Full Node sollte mindestens 6 Stunden am Tag laufen. Noch besser, wenn du es kontinuierlich laufen lässt (24/7).


Viele Freiwilligenorganisationen und Benutzer betreiben Bitcoin Full Nodes, um dem Bitcoin-Ökosystem zu helfen. Derzeit laufen etwa 9.700 öffentliche Knoten im Bitcoin-Netzwerk. Beachte, dass diese Nummer nur die öffentlichen Knoten umfasst, die sich auf die hörenden Bitcoin-Knoten beziehen, die sichtbar und zugänglich sind (auch bekannt als Listening Nodes). 

Neben den öffentlichen Knoten gibt es viele andere versteckte Knoten, die nicht sichtbar sind (non-listening Nodes). Diese Knoten arbeiten normalerweise hinter einer Firewall, über versteckte Protokolle wie Tor oder einfach nur, weil sie konfiguriert wurden, um nicht auf Verbindungen zu warten.


Listening Nodes (Super Nodes)

Im Wesentlichen ist ein Listening Node oder Super Node ein Full Node, der öffentlich sichtbar ist. Es kommuniziert und stellt Informationen für jeden anderen Knoten bereit, der sich entscheidet, eine Verbindung mit ihm herzustellen. Daher ist ein Super Node im Grunde genommen ein Umverteilungspunkt, der sowohl als Datenquelle als auch als Kommunikationsbrücke dienen kann. 

Ein zuverlässiger Super Node läuft typischerweise rund um die Uhr und hat mehrere etablierte Verbindungen, die die Blockchain-Historie und Transaktionsdaten an mehrere Knoten auf der ganzen Welt übertragen. Aus diesem Grund benötigt ein Super Node wahrscheinlich mehr Rechenleistung und eine bessere Internetverbindung als ein Full Node der versteck ist.


Miner Nodes

Um Bitcoins im gegenwärtigen, regen Wettkampf effektiv minen zu können, muss man in spezialisierte Mining Hardware und Programme investieren. Diese Mining-Programme (Software) stehen nicht in direktem Zusammenhang mit Bitcoin Core. Sie werden parallel ausgeführt, mit dem Ziel Bitcoin-Blöcke zu minen. Ein Miner kann wählen, ob er allein (Solo-Miner) oder in Gruppen (Pool-Miner) arbeitet. 

Während die Full Nodes der Solo-Miner ihre eigene Kopie der Blockchain nutzen, arbeiten Pool-Miner zusammen, indem jeder eigenen Rechenressourcen (Hashpower) zur Verfügung stellt. In einem Mining-Pool ist lediglich der Administrator des Pools erforderlich einen Full Node zu betreiben - der als Full Nodes eines Pool-Miners bezeichnet werden kann.


Leichtgewichtige oder SPV-Clients

Lightweight Clients, auch bekannt als Simplified Payment Verification (SPV) Clients, sind diejenigen, die das Bitcoin-Netzwerk nutzen, aber nicht wirklich als Full Nodes fungieren. Daher tragen SPV-Clients nicht zur Sicherheit des Netzwerks bei, da sie keine Kopie der Blockchain aufbewahren und sich nicht an der Verifizierung und Validierung von Transaktionen beteiligen. 

Kurz gesagt, SPV ist die Methode, mit der ein Benutzer überprüfen kann, ob konkrete Transaktionen in einem Block enthalten waren oder nicht, ohne die gesamten Blockdaten herunterladen zu müssen. SPV-Clients verlassen sich daher auf die Informationen anderer Full Nodes (Super Nodes). Die Lightweight Clients fungieren als Kommunikationsendpunkte und werden von vielen Kryptowährungs-Wallets verwendet.


Client- vs Mining Nodes

Es ist wichtig zu beachten, dass das Ausführen eines Full Nodes nicht dasselbe ist wie das Ausführen eines Full Mining Nodes. Auch wenn Miner in teure Mining-Hard- und -Software investieren müssen, kann jeder einen vollständigen Validierungsknoten betreiben. Außerdem muss ein Miner, bevor er versucht einen Block zu minen, ausstehende Transaktionen sammeln, die zuvor von den Full Nodes als gültig akzeptiert wurden. Als nächstes erstellt der Miner einen Kandidatenblock (mit einer Gruppe von Transaktionen) und versucht diesen Block zu minen. Wenn es dem Miner gelingt eine gültige Lösung für diesen Block zu finden, sendet er ihn an das Netzwerk und die anderen Full Nodes überprüfen die Gültigkeit des Blocks. Daher werden die Konsensregeln durch das verteilte Netzwerk von Validierungsknoten und nicht durch die Miner bestimmt und gesichert.


Fazit

Bitcoin-Knoten kommunizieren über das Bitcoin P2P-Netzwerkprotokoll miteinander und garantieren so die Integrität des Systems. Ein Knoten, der sich schlecht verhält oder versucht, falsche Informationen zu verbreiten, wird von den ehrlichen Knoten schnell erkannt und vom Netzwerk getrennt.

Obwohl der Betrieb eines vollständigen Validierungsknotens keine finanziellen Vorteile bietet, wird er dringend empfohlen, da er den Benutzern Vertrauen, Sicherheit und Datenschutz bietet. Full Nodes stellen sicher, dass die Regeln eingehalten werden. Sie schützen die Blockchain vor Angriffen und Betrug (z.B. durch Doppelausgaben). Zudem muss ein Full Node anderen nicht vertrauen und ermöglicht es dem Benutzer die volle Kontrolle über sein Geld zu bewahren.

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