什么是节点？工作原理以及部署区块链节点教程

在计算机科学领域，节点是指在电信网络上起到识别、处理和存储数据作用的连接点。节点可以是任何类型的设备（计算机、电话、大型服务器）并具有不同的 IP 地址。节点将相互链接并传输数据以形成更大的网络。

然而，节点的定义或具体角色将取决于每个不同的网络和领域。 

那么区块链中的节点是什么？区块链节点的重要性是什么以及如何工作？区块链上有哪些类型的节点以及如何运行节点？ 

节点是可以相互交互和连接以形成区块链网络的电子设备（计算机、笔记本电脑、手机......） ；帮助传输、存储和管理该网络上的数据。节点承担着维护区块链共识等重要作用；验证交易并将其写入区块；监控活动以确保网络安全和机密性。 

理论上，区块链是基于节点之间的连接而存在的，不需要**服务器。每个节点都是一个独立的设备，将所有数据存储在区块链上并不断相互交换，以确保节点始终更新为最新数据。 

节点承担三个主要角色：维护、验证和提供对网络的访问。节点可以被认为是区块链的托管人。 

每个区块链都是一个账本，包含所有加密的交易数据，并且可以记录新的数据。每个节点必须在该账本中存储一份数据副本。 

当用户发送请求在区块链上进行交易时，交易信息被发送给矿工或验证者等待确认。然后，由区块链共识算法决定： 

• 该交易将由矿工或验证者验证并写入新区块。
• 包含交易的区块信息将被发送到网络上的所有其他节点。

节点将共同验证交易的有效性和正确性，以决定是否接受或拒绝该区块。如果节点联合验证并将块信息添加到其副本中，则区块链达成共识并执行交易。同时，所有节点必须更新添加到区块链中的新区块的信息，以确保网络中的数据同步。

总而言之，区块链网络中的节点必须执行以下任务：

• 检查交易块是否有效并接受或拒绝它。
• 如果接受，节点将存储有关该块的数据。
• 节点将此交易数据广播并传输到其他节点以更新并与区块链同步。

节点在运行和维护网络的完整性和安全性方面发挥着重要作用。没有节点，区块链就无法正常运行，网络上存储的数据可能被操纵，黑客很容易进行欺诈。 

节点的运行机制还有助于区块链确保以下属性：

• 正确性：多个节点基于复杂的共识算法验证交易，这有助于维护区块链上数据的正确性。 
• 透明性：每个节点都存储一份包含网络上所有交易数据的账本副本，以确保区块链的透明性以及节点系统中的所有参与者访问相同的信息。
• 分布式：区块链网络由系统中的节点在全球范围内维护。这有助于将计算能力分散到许多不同的计算机上，以确保更好的结果。
• 去中心化：节点连接在一起形成区块链网络，它们不受任何中介实体或组织的控制。这种去中心化使得区块链更加值得信赖，同时消除了数据操纵。
• 共识：节点必须遵循区块链的共识机制来验证数据并将数据写入区块，这有助于区块链防止恶意行为者控制网络（劫持攻击）。 

一般来说，节点主要有两种类型：全节点和轻节点，其中：

• 全节点在区块链上存储交易历史数据的副本，包括已创建的所有区块的数据。
• 轻节点只存储区块头，有助于为节点系统参与者节省硬盘空间。 

全节点充当去中心化网络中的服务器。全节点的主要任务包括维持其他节点之间的共识和验证交易。

完整节点还存储区块链分类账的副本，因此它更安全，并允许高级功能，例如区块链中提案的投票权。 

如果超过 51% 的节点（或根据区块链规则的其他百分比）不同意该提案，则该提案将不会被批准。在某些情况下，这可能会导致硬分叉并分裂成两个不同的区块链。最典型的就是比特币硬分叉事件。

全节点的一些主要特征：

• 区块链数据完整存储。
• 参与区块验证，验证所有区块和状态。
• 所有状态都可以源自全节点。
• 根据请求向轻节点提供数据。

轻节点，即简单支付验证（SPV）节点，意为简单支付验证节点。 

轻节点可以被认为是全节点的缩短版本。它不存储整个区块链，而是依赖其他全节点来验证交易和查询信息以创建块头。 

运行轻节点可以节省内存，不需要太多资源，但与全节点相比，其验证交易、参与共识过程和保护区块链的能力也会受到限制。

因此，轻节点常用于加密货币钱包等资源需求较低的应用中。

理论上，任何人都可以加入系统并在区块链上运行节点。但实际上，运行节点的要求取决于区块链的共识算法。例如： 

• 工作量证明（PoW） 是一种依靠节点的计算能力成为矿工，解码区块哈希并参与验证交易的算法。 PoW 区块链（如比特币、莱特币、以太坊 1.0...）需要具有大量硬件和功耗的矿机，导致成本非常高。 
• 股权证明（PoS）是一种基于用户持有代币数量的算法。换句话说，只有有限数量的“顶级持有者”有权运行 PoS 区块链的节点（如 Polkadot、Avalanche、Cardano...）。
• 权威证明（PoA）是一种基于声誉的共识算法。使用 PoA 的区块链（如 BNB Chain、Okexchain、HECO...）要求节点在社区中信誉良好、信誉良好。

此外，根据区块链网络的不同，运行节点会给参与者带来不同的奖励，例如交易费用、代币、管理权限等。

要在区块链上运行节点，用户需要准备：

• 硬件资源：具有足够大的处理能力（CPU）、存储容量（存储）和内存（RAM）的专用计算机，以满足和处理运行节点的要求。根据区块链的不同，硬件要求也会有所不同。
• 互联网：稳定可靠的互联网连接，保证节点始终及时更新并与网络同步。避免下线风险导致网络运行不稳定，节点受到惩罚（罚没）。
• 软件：根据区块链的要求，用户必须下载并安装适当的软件来运行节点。 
• 技术知识：完全具备区块链技术知识，能够构建适当的机器配置并在必要时解决节点问题。

基本上，设置和运行区块链节点将涉及 5 个步骤：

• VPS租赁：有很多网站提供VPS租赁服务，下面的说明将使用Contabo。
• 接收并输入登录信息：登录信息发送至VPS租赁页面上注册的电子邮件。 
• 安装tmux功能：该功能使得即使计算机关闭也能维持节点运行。
• 运行节点：根据项目的需求，用户将输入不同的命令来运行节点。
• 重新安装节点（可选）：删除节点中存储的所有数据。

VPS（Virtual Private Server）可以理解为供用户运行代码的虚拟计算机。购买 VPS 就像购买另一台计算机，但没有实际所有权。

那么为什么要购买VPS来运行节点呢？因为不可能保证每个项目都有良好的安全性，在最坏的情况下（网络被攻击、被黑客入侵……）都会影响用户计算机上的数据。

要在 Contabo 上租用 VPS，用户需要：

• 访问https://contabo.com并选择最便宜的 VPS 服务器。
• 选择特定的VPS套餐，我也选择最便宜的套餐。
• 选择期限长度和区域。根据您的经济能力，做出正确的选择。
• 向下滚动并根据需要输入密码。其余信息保持不变，包括 200 GB SSD 内存、Ubuntu 操作系统...，然后单击“下一步”。
• 最后，填写您的个人信息和支付卡即可完成VPS租赁。

系统将向用户发送一封付款确认电子邮件。之后，系统将继续发送电子邮件以提供您的帐户和登录密码。

接下来，用户前往此处并按照以下步骤更改密码： 

• 选择您的服务。
• 单击管理 → 控制。
• 选择密码重置。
• 输入新密码即可完成。 

更改密码的原因是因为Contabo提供的原始密码无法登录（原因未知）。

登录信息包括： 

• 电子邮件中的IP 地址包含登录信息。
• 密码已在上面更改。

根据操作系统的不同，用户需要按不同的组合键才能登录：

• 对于 Windows：按组合键Start R；输入CMD并按Enter。
• 对于 MacOS：按组合键Command Space；输入Terminal并按Enter。

输入以下语法登录 VPS：

ssh root@

然后按 Enter 键。例如：

ssh root@129.87.192.100

对于首次登录的VPS用户，系统会显示一个问题。用户只需输入yes（小写）并按Enter即可。

接下来，输入上面更改的密码。注意，密码字符不会显示在终端上，因此用户可以正常输入并确保准确性。 

完成后，按Enter。

tmux 是一个即使在计算机关闭时也可以运行节点的功能。 VPS只是一台普通的计算机，当我们关闭终端时，VPS也会关闭，所有活动都会停止。这会导致节点运行停止。

为了解决这个问题，我们需要安装 tmux 功能。 tmux 中的节点将永远运行，直到我们主动输入 stop 命令。

成功登录后，用户使用以下命令安装 tmux：

apt install tmux

然后按Enter键。

输入以下命令访问 tmux：

tmux

然后按Enter键。

通过上面的步骤，我们已经完成了设置并准备运行Node。剩下的取决于每个项目使用不同的编程语言和设计，它们有不同的命令。用户只需按照项目的说明执行所需的命令即可。

重新安装节点是删除节点中所有数据的行为。重新安装后，该节点将成为一个全新的节点。如何重新安装如下：

登录VPS后，点击您的服务。

单击管理，选择重新安装。

输入密码，点击星形安装。

状态栏将为Pending → Running → Finish。如果等待大约 10 分钟后没有看到“完成”，可以单击“刷新”刷新状态。