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Nodes übernehmen im Bitcoin-Netzwerk die Rolle der “Wächter” und sind daher unerlässlich. Sie überwachen alle Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain und stufen diese als gültig oder ungültig ein. Die Hauptaufgabe der Nodes besteht darin, “Double Spending” – die doppelte Ausgabe bereits woanders ausgegebener Bitcoins – zu verhindern. Eine ziemlich intelligente Live-Übersicht über alle am Bitcoin-Netzwerk angemeldeten Nodes bietet die Seite Global Bitcoin Nodes.
Was ist eine „Full Node“?
Die Begriffe „Node“ und „Full Node“ werden oft synonym verwendet, haben jedoch nicht dieselbe Bedeutung.
Laut der Bitcoin Core Dokumentation ist eine Full Node ein Programm, das Transaktionen und Blöcke vollständig überprüft. Fast alle Full Nodes unterstützen das Netzwerk auch dabei, Transaktionen und Blöcke anderer Full Nodes zu akzeptieren und zu überprüfen und dann an weitere Full Nodes weiterzuleiten.
Was ist eine „Light Node’“?
Es gibt auch „Light Nodes“ oder „Lightweight Nodes“, deren Funktion von Full Nodes abhängt. Sie benötigen erheblich weniger Download- und Speicherkapazitäten als Full Nodes, da sie nur die sogenannten Blockheader aus der Bitcoin-Blockchain herunterladen und daher nicht die gesamte Blockchain speichern. Ihre einzige Aufgabe besteht darin, Transaktionen in der Blockchain mit Hilfe von Simplified Payment Verification (SPV) zu überprüfen.
In der Blockchain sind Full Nodes Programme, die Transaktionen und Blöcke vollständig überprüfen. Fast alle Full Nodes unterstützen das Netzwerk dabei, Transaktionen und Blöcke anderer Full Nodes zu akzeptieren.
Konsens in der Blockchain
In einem dezentralen Netzwerk wird der Konsens durch die Regeln definiert, nach denen das Netzwerk arbeitet. Er bestätigt auch die Gültigkeit der in den Blöcken enthaltenen Informationen. Die Aufrechterhaltung des Konsens zwischen den Nodes, die Überprüfung der Transaktionen und die Abstimmung über Vorschläge gehören zu den Hauptaufgaben der Full Nodes.
Arten von Full Nodes
Eine Art der Full Node ist die „pruned“ Full Node. Diese Node lädt Blöcke vom Anfang der Blockchain bis zu einem bestimmten Grenzwert herunter und löscht dann die ältesten Blöcke. Sie wird als „zurechtgestutzte“ Node bezeichnet, weil der Teilbaum des Entscheidungsbaums entfernt wurde und die zurechtgestutzte Full Node daher weniger Speicherplatz auf der Festplatte beansprucht.
Archival Full Nodes hingegen hosten die gesamte Blockchain und belegen viel mehr Festplattenspeicher als zurechtgestutzte Full Nodes. Archival Nodes werden in weitere Unterkategorien eingeteilt.
Unterteilung der Archival Full Nodes
Zu den Archival Full Nodes gehören Mining Nodes, Staking Nodes und Authority Nodes. Masternodes sind eine spezielle Art von Nodes.
Archival Full Nodes hingegen hosten die gesamte Blockchain und nehmen daher viel mehr Speicherplatz auf der Festplatte ein als zurechtgestutzte Full Nodes.
Mining Nodes
Mining Nodes werden als Miner bezeichnet und müssen komplexe kryptographische Rechenaufgaben lösen. Dieser Prozess wird „Mining“ genannt. Jeder Miner möchte die erste Node sein, die einen neuen Block in der Blockchain erzeugt und nachweisen kann, dass sie die erforderliche Arbeit geleistet hat (Proof of Work). Sobald das gesamte Netzwerk eine Transaktion verifiziert, wird ein neuer Block an die bestehende Blockchain angehängt und der Miner erhält eine Belohnung dafür.
Im Bitcoin Whitepaper verwendete Satoshi den Begriff „Node“ synonym mit „Miner“. Im Laufe der Jahre haben sich die Definitionen dieser beiden Begriffe verzweigt. Technisch betrachtet sind Nodes Miner, die eine spezielle ASIC-Hardware verwenden, um der Bitcoin-Blockchain neue Blöcke anzuhängen und dafür Belohnungen zu erhalten. ASIC steht für anwendungsspezifische integrierte Schaltung (engl.: application-specific integrated circuit), die zu einem bestimmten Zweck, wie zum Beispiel Bitcoin-Mining entwickelt wurden.
Staking Nodes
Das Konsensprinzip, das der Überprüfung von Transaktionen von Staking Nodes zugrunde liegt, ist Proof of Stake (Nachweis des Einsatzes). Damit Staker Blöcke erstellen, akzeptieren und überprüfen können, müssen sie eine gewisse Anzahl an Coins halten. Neben den investierten Coins berücksichtigen Staking-Algorithmen auch die Zeit und die Gesamtzahl der Staker in der Blockchain sowie einen Zufallsfaktor bei der Bestimmung, wer einen Block überprüft.
Authority Nodes
Ein weiteres Konsensmodell ist Proof of Authority, das in privaten Chains immer beliebter wird. Nodes, die „Autoritäten“ (Authorities) genannt werden, sind für das Erstellen und Überprüfen neuer Blöcke in der Blockchain vorgesehen. Für die Überprüfung ist die Mehrheit der Autoritäten notwendig.
Masternodes
Schließlich und endlich kommen wir zu einer weiteren Art von Nodes, den Masternodes. Neben der Speicherung der gesamten Blockchain und Validierung von Transaktionen, stabilisieren und sichern Masternodes ihr gesamtes Ökosystem und bieten Dienstleistungen wie private Transaktionen, Sofort-Transaktionen, Treasury-Management sowie Finanzierungs- und Governance-Abstimmungen an.