Das Wort „Knoten“ kann je nach Kontext unterschiedliche Bedeutungen haben, aber in der Informatik und Netzwerken bezieht es sich im Allgemeinen auf einen Punkt, der Informationen senden, empfangen oder weiterleiten kann. Ein Knoten kann ein physisches Gerät wie ein Computer oder Server sein, oder auch eine virtuelle Instanz, die auf gemeinsam genutzter Infrastruktur läuft. Kurz gesagt sind Knoten die Verbindungsstellen, die es einem Netzwerk ermöglichen, zu funktionieren.
Wenn wir diese Idee in die Welt der Blockchain übertragen, werden Knoten zum Rückgrat der Dezentralisierung. Ohne sie könnten Systeme wie Bitcoin nicht als peer-to-peer digitales Geld existieren.
Knoten im Bitcoin-Netzwerk
Bitcoin ist als ein verteiltes System konzipiert, nicht als zentral verwaltetes Dienstleistungsangebot. Anstatt sich auf Banken oder Zahlungsprozessoren zu verlassen, beruht es auf einem globalen Netzwerk unabhängiger Computer, die direkt miteinander kommunizieren. Diese Computer sind die Bitcoin-Knoten.
Jeder Knoten verbindet sich mit dem Bitcoin-P2P-Netzwerk, wo er Daten über Transaktionen und Blöcke austauscht. Jedes Gerät, das Bitcoin-Software ausführt und mit diesem Netzwerk kommuniziert, kann als Knoten betrachtet werden, obwohl nicht alle Knoten dieselbe Rolle spielen. Ihre Verantwortlichkeiten variieren je nach Konfiguration und verwendeter Software.
Diese Vielfalt von Rollen ist einer der Gründe, warum Bitcoin widerstandsfähig, zensurresistent und ohne Vermittler funktionieren kann.
Vollständige Knoten: Die Wächter der Regeln
Vollständige Knoten sind die wichtigsten Teilnehmer im Bitcoin-Netzwerk. Sie überprüfen unabhängig Transaktionen und Blöcke gemäß den Konsensregeln von Bitcoin und stellen sicher, dass nichts Ungültiges durchschlüpft. Da sie alles selbst überprüfen, müssen vollständige Knoten niemandem vertrauen.
Die meisten vollständigen Knoten halten eine Kopie der Blockchain-Geschichte auf, sodass sie neue Daten von Grund auf überprüfen können. Obwohl es technisch möglich ist, mit einem reduzierten Datensatz zu arbeiten, ist die entscheidende Eigenschaft eines vollständigen Knotens die Validierung, nicht die Speichergröße.
Die am häufigsten verwendete Software zum Betreiben eines vollständigen Knotens ist Bitcoin Core. Das Betreiben eines vollständigen Knotens erfordert einen modernen Computer, ausreichend Festplattenspeicher für Blockchain-Daten, stabile Internetverbindung und die Bereitschaft, über längere Zeiträume online zu bleiben. Viele Nutzer betreiben vollständige Knoten nicht aus Gewinngründen, sondern um das Netzwerk zu stärken und ihre persönliche Souveränität über ihre Transaktionen zu wahren.
Tausende vollständige Knoten sind öffentlich im Bitcoin-Netzwerk erreichbar, oft als „hörende Knoten“ bezeichnet. Zusätzlich dazu betreiben viele andere Knoten still hinter Firewalls oder Privatsphäre-Tools, tragen zur Dezentralisierung bei, ohne sichtbar zu sein.
Hörende Knoten und Supernodes
Ein hörendes Knoten, das manchmal informell als Supernode bezeichnet wird, ist einfach ein vollständiger Knoten, der öffentlich zugänglich ist. Diese Knoten akzeptieren eingehende Verbindungen von anderen Teilnehmern und teilen aktiv Blockchain-Daten weiter.
Da hörende Knoten oft rund um die Uhr online sind und viele Peer-Verbindungen aufrechterhalten, verbrauchen sie mehr Bandbreite und Systemressourcen. Ihr Wert liegt darin, dass sie neuen Knoten helfen, schnell zu synchronisieren, und sicherstellen, dass Transaktionsdaten effizient weltweit verbreitet werden.
Mining-Knoten und ihre Rolle
Mining-Knoten werden von Teilnehmern betrieben, die versuchen, neue Blöcke zu erstellen und Blockbelohnungen zu erhalten. Das Mining selbst erfordert spezialisierte Hardware und Software, die typischerweise neben, nicht innerhalb von Bitcoin Core läuft.
Einzelminer führen in der Regel ihren eigenen vollständigen Knoten aus, um Transaktionen unabhängig zu überprüfen, bevor sie versuchen, einen Block zu minen. In Minerpools muss jedoch nur der Poolbetreiber einen vollständigen Knoten betreiben, während einzelne Miner Rechenleistung beisteuern. Unabhängig von der Einrichtung müssen Miner ihre Blöcke an das Netzwerk übermitteln, wo vollständige Knoten überprüfen, ob diese Blöcke die Regeln einhalten.
Dieser Unterschied ist entscheidend: Miners schlagen Blöcke vor, aber vollständige Knoten entscheiden, ob diese Blöcke akzeptiert werden.
Leichte Knoten und SPV-Clients
Nicht alle Nutzer wollen oder müssen einen vollständigen Knoten betreiben. Leichte Knoten, auch als Simplified Payment Verification (SPV)-Clients bekannt, sind für Bequemlichkeit konzipiert. Sie speichern die Blockchain nicht und validieren Transaktionen nicht vollständig. Stattdessen rufen sie die benötigten Informationen bei vollständigen Knoten ab.
SPV-Clients überprüfen, ob Transaktionen in Blöcken enthalten sind, ohne alle zugrundeliegenden Daten herunterzuladen. Dadurch eignen sie sich ideal für mobile Wallets und den Alltagsgebrauch, bringen jedoch einen Kompromiss mit sich. Da sie sich auf andere Knoten für Informationen verlassen, tragen sie nicht direkt zur Netzwerksicherheit bei und müssen einem gewissen Vertrauen in die Knoten vertrauen, mit denen sie verbunden sind.
Vollständige Knoten im Vergleich zu Mining-Knoten
Das Betreiben eines vollständigen Knotens ist nicht dasselbe wie Mining. Mining erfordert erhebliche Investitionen in Hardware und Strom, während das Betreiben eines vollständig validierenden Knotens für fast jeden mit einem Standardcomputer und Internetverbindung zugänglich ist.
Bevor ein Miner überhaupt versucht, ein kryptografisches Rätsel zu lösen, müssen die Transaktionen, die er enthält, bereits von vollständigen Knoten als gültig anerkannt sein. Sobald ein Miner eine Lösung findet und einen Block ausstrahlt, überprüfen und setzen wiederum vollständige Knoten die Regeln durch. Auf diese Weise wird die Konsensbildung durch Validatoren, nicht allein durch Miners, aufrechterhalten.
Warum Knoten wichtig sind
Bitcoin-Knoten kommunizieren ständig über das P2P-Protokoll und tauschen Informationen in Echtzeit aus und überprüfen sie. Wenn ein Knoten unehrlich handelt oder ungültige Daten verbreitet, erkennen andere Knoten das Problem schnell und trennen die Verbindung zu ihm.
Obwohl das Betreiben eines vollständigen Knotens keine direkten finanziellen Belohnungen bringt, bietet es etwas ebenso Wertvolles: Vertrauen und Kontrolle. Durch die unabhängige Überprüfung von Transaktionen verringern Benutzer ihre Abhängigkeit von Dritten, verbessern ihre Privatsphäre und helfen, das Netzwerk vor Angriffen wie Doppelbuchungen zu schützen.
Im Wesentlichen sind Knoten das, was Bitcoin ehrlich hält. Sie stellen sicher, dass die Regeln eingehalten werden, das Buch unverfälscht bleibt und das System dezentral bleibt – genau so, wie es ursprünglich entworfen wurde.
