Bitcoin basiert auf einem Netzwerk, das aus Zehntausenden von Knoten besteht, die auf der ganzen Welt verstreut sind. Jeder Benutzer kann seinen eigenen Knoten frei starten, um daran teilzunehmen, da es sich bei Bitcoin um ein erlaubnisloses System handelt. Aber wie stellt ein Computer eigentlich eine Verbindung zum Rest des Netzwerks her und synchronisiert sich selbst auf der Blockchain? Das ist die Frage, die wir in diesem Artikel beantworten.
Was ist ein Node auf Bitcoin?
Ein Bitcoin-Knoten oder“ Knoten „auf Englisch ist einfach ein Computer, auf dem Client-Software für das Bitcoin-Protokoll ausgeführt wird. Die bekannteste und am häufigsten verwendete Software ist Bitcoin Core, die rund 99% des Netzwerks ausmacht.
Ein Bitcoin-Knoten nimmt am Netzwerk teil, indem er eine Kopie der Blockchain verwaltet, die den vollständigen Verlauf aller Bitcoin-Transaktionen darstellt. Seine Funktionen bestehen darin, neue Transaktionen sowie neue Blöcke zu verifizieren und weiterzuleiten. Obwohl es für einen Knoten möglich ist, am Mining teilzunehmen, unterscheidet sich diese Aktivität heute größtenteils vom Betrieb eines Knotens selbst, da spezielle Computer, sogenannte ASICs, verwendet werden.
Es gibt verschiedene Arten von Knoten auf Bitcoin. Vollständige Knoten verwalten eine vollständige Kopie der Blockchain und überprüfen jeden Block und jede Transaktion. Es gibt auch leichte Knoten, oder“ SPV “, die nur Block-Header speichern. Schließlich gibt es noch die bereinigten Knoten, die alle Blöcke in der Blockchain überprüfen, aber nur die neuesten Blöcke im Speicher behalten.
Wie verbinde ich einen neuen Knoten mit dem Bitcoin-Netzwerk?
Um einen neuen Knoten mit dem Bitcoin-Netzwerk zu verbinden, müssen Sie zunächst Bitcoin Core oder eine andere Client-Software herunterladen und auf einem Computer installieren. Nach der Installation sollte der Knoten auf Blockchain-Informationen zugreifen können. Als es zum ersten Mal auf den Markt kam, hatte es jedoch keine Informationen über seine Mitbewerber. Wie stellen Sie also diese erste Verbindung zum Bitcoin-Netzwerk her?
Der Erkennungsprozess für einen Knoten verwendet verschiedene Mechanismen, um eine Verbindung zu anderen Knoten herzustellen, und zwar in einer bestimmten Prioritätsreihenfolge.
Die erste Aktion, die der Knoten ergreift, ist das Abrufen einer Datei mit dem Namen“ peers.dat „im Bitcoin-Kern. In dieser Datei werden Anmeldeinformationen für Peers gespeichert, mit denen der Knoten bereits in der Vergangenheit interagiert hat. Jedes Mal, wenn der Knoten neu gestartet wird, versucht die Software, eine Verbindung mit den in dieser Datei gespeicherten IP-Adressen herzustellen. Offensichtlich ist diese Datei für einen neuen Knoten leer, da noch keine Interaktionen mit dem Netzwerk stattgefunden haben. Es ist jedoch möglich, IP-Adressen manuell zu dieser Datei hinzuzufügen.
Wenn die Datei peer.dat leer ist, geht der Knoten dann zum zweiten Verbindungsmechanismus, der darin besteht, den“ DNS-Samen “. Diese Server, die von in der Bitcoin-Community anerkannten Entwicklern verwaltet werden, dienen als erste Verbindungspunkte. Wenn ein neuer Knoten gestartet wird, fordert er diese Server auf, eine zufällige Liste von IP-Adressen von Bitcoin-Knoten abzurufen, von denen angenommen wird, dass sie aktiv sind, sodass er Verbindungen herstellen und dem Netzwerk beitreten kann. Derzeit gibt es 10 Server DNS-Samen :
seed.bitcoin.sipa.be verwaltet von Pieter Wuille;
dnsseed.bluematt.me verwaltet von Matt Corallo;
dnsseed.bitcoin.dashjr-list-of-p2p-nodes.us verwaltet von Luke Dashjr;
seed.bitcoinstats.com gepflegt von Christian Decker;
seed.bitcoin.jonasschnelli.ch gepflegt von Jonas Schnelli;
seed.btc.petertodd.net verwaltet von Peter Todd;
seed.bitcoin.sprovoost.nl verwaltet von Sjors Provoost;
dnsseed.emzy.de gepflegt von Stephan Oeste;
seed.bitcoin.wiz.biz verwaltet von Jason Maurice;
seed.mainnet.achownodes.xyz verwaltet von Ava Chow.
Normalerweise sollte der Knoten zu diesem Zeitpunkt erfolgreich Verbindungen herstellen können. Wenn jedoch DNS-Samen antworten Sie nicht innerhalb von 60 Sekunden, ein dritter Mechanismus kann als letztes Mittel verwendet werden: der“ Seed-Knoten “.
Im Quellcode der Bitcoin Core-Software gibt es Eine Liste von IP-Adressen mehr als 1.000 Knoten, die vermutlich aktiv sind. Diese Liste ist in der Software fest einprogrammiert. Wenn die ersten beiden Mechanismen fehlschlagen, versucht der Knoten, mithilfe dieser Liste eine Verbindung herzustellen, um eine erste Verbindung herzustellen und zusätzliche IP-Adressen von Bitcoin-Knoten zu erhalten.
Dank dieser Mechanismen ist es äußerst unwahrscheinlich, dass ein Bitcoin-Knoten keine Verbindung zum Netzwerk herstellen kann.
Was sind die verschiedenen Verbindungsarten für einen Bitcoin-Knoten?
Auf einem Bitcoin-Knoten gibt es zwei Arten von Verbindungen mit anderen Knoten: eingehende Verbindungen und ausgehende Verbindungen. Ausgehende Verbindungen entstehen, wenn unser Knoten die Verbindung zu einem anderen Knoten initiiert. Standardmäßig versucht ein Bitcoin Core-Knoten, Verbindungen zu 8 ausgehenden Peers herzustellen. Diese Verbindungen werden im Allgemeinen als zuverlässiger angesehen, da es der Benutzer war, der sich für die Verbindung zu diesen spezifischen Knoten entschieden hat.
Umgekehrt treten eingehende Verbindungen auf, wenn ein anderer Knoten eine Verbindung zu unserem Knoten herstellt. Bitcoin Core ermöglicht bis zu 125 eingehende Verbindungen (diese Anzahl kann angepasst werden). Eingehende Verbindungen werden als weniger zuverlässig empfunden als ausgehende, da sie von außen initiiert werden und daher möglicherweise von böswilligen Personen stammen könnten.
Die Informationen, die zwischen ausgehenden und eingehenden Peers ausgetauscht werden, sind jedoch dieselben. Wenn mein Knoten beispielsweise auf eine neue Transaktion aufmerksam wird, sendet er diese sowohl an seine ausgehenden als auch an seine eingehenden Peers.
Wenn ein Knoten versucht, eine Verbindung zum Bitcoin-Netzwerk herzustellen, verfügt er über drei Mechanismen, um andere Computer zu finden, mit denen Blockchain-Informationen und -Transaktionen ausgetauscht werden können. In der Reihenfolge der Priorität konsultiert der Knoten zunächst seine lokale Datei peers.dat um zu überprüfen, ob es IP-Adressen von anderen Knoten enthält. Wenn diese Datei leer ist, fordert der Knoten eine Liste von IP-Adressen von dedizierten Servern mit dem Namen“ an DNS-Samen “. Wenn diese Server keine Antwort geben, kann der Knoten als letzten Ausweg die IP-Adressen von“ verwenden Seed-Knoten “ direkt in den Bitcoin Core-Quellcode geschrieben.
Sobald die ersten Verbindungen hergestellt sind, fragt der Knoten seine Peers nach den Blöcken, die für die Synchronisation auf der Blockchain mit der am meisten angesammelten Arbeit benötigt werden. Nach Abschluss dieses 2009 von Satoshi Nakamoto veröffentlichten Genesis-Blocks wird der Bitcoin-Knoten voll funktionsfähig sein.
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