哪个节点持有区块链的当前状态
- getblock
- 发布于 2024-09-14 22:15
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本文主要介绍了区块链中的全节点概念，以及不同共识机制下验证交易的方式。文章详细阐述了PoW、PoS和PoA三种共识机制的验证原理、优缺点，并以以太坊、Polygon、比特币等区块链网络为例，解释了不同验证方式的具体实现。最后总结了各种验证方式的特点和适用场景。
今天，我们将了解哪个节点持有区块链的当前状态，因此可以验证新的交易。
区块链系统依赖于保存整个区块历史的完整节点。因此，较小的轻节点可以通过仅保留最新的交易来运行，依赖于完整节点。然而，为了验证区块链并创建新的区块，需要特定的验证器节点，这些节点基于完整节点。根据网络类型和共识机制，存在不同类型的验证器节点。
让我们仔细看看。
区块链中的完整节点
完整节点包含有关网络当前状态和历史区块链数据的全部信息，以及维护系统完整性所需的软件。它们不断同步，并在每个新区块创建后定期更新。有了这些，它们就成为了区块链的支柱，使其几乎不可能被黑客入侵和伪造。
运行一个完整节点可能对硬件要求很高。例如，一个以太坊完整节点至少需要 16 GB 的 RAM、1 TB 的可用 SSD 硬盘空间、一个具有 4 个内核的快速 CPU 和一个 25 MBit/s 的互联网连接。Polygon 和 Solana 完整节点的要求甚至更高。原因是它们保存了完整大小的区块链交易记录，这些记录每分钟都在增长。它们必须不断地与整个网络同步，这需要大量的内存和计算能力。
为了验证区块链的状态，必须以特定的方式升级完整节点。一个普通的完整节点可以与其他节点同步，确保区块链稳定运行，但参与新区块的创建需要特定的软件，这对于每个网络都是独一无二的。它可能还需要质押一定数量的链原生代币，运行大型计算设施，或被选择为验证器。
让我们更详细地了解这些特性，从网络共识类型开始。
如何在区块链中验证交易？
不同的共识机制以不同的方式解决验证问题。在这里，我们将概述其中三种最常用的机制。
工作量证明（PoW）机制需要完成密码学计算活动才能创建新的区块。与网络的其余部分相比，节点执行的网络计算活动越多，其奖励就越大。这就是所谓的挖矿。
今天最常见的方法是权益证明（PoS），它实现了质押，以此来验证链的价值，并为其代币提供流动性。通过质押一定数量的代币，节点可以确保共识得到遵守，这意味着所有交易和智能合约都按预期进行。这些节点以原生加密货币获得奖励，而试图操纵交易的恶意验证器将受到惩罚。
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在这两种情况下，关键在于展示网络完整性证明，无论是通过解决密码学难题还是使用质押的加密货币抵押品。第三种方法称为权威证明（PoA），意味着基于验证者的声誉来选择验证者。它们被称为权威节点，主要用于私有网络。
对于公共网络，PoS 方法具有很高的能源效率和灵活性，可以实现许多特定的应用程序。这就是为什么它在今天被广泛使用的原因，尽管价值最高的代币比特币仍然在利用 PoW 的区块链上运行。
不同共识机制中的验证
那么，验证是如何进行的呢？如前所述，它必须包括一个完整节点，该节点保存了整个区块链的历史记录、其最新版本的软件，并定期更新。它还必须运行区块链提供的用于检查和验证交易的特定软件，这对于不同的链通常是不同的。因此，链验证需要：
- 在满足所有要求的硬件上运行一个完整节点。
- 部署来自区块链的特定软件以执行验证。
- 遵循网络的共识实践，以便被选为验证器。
成为验证器既带来了责任，也带来了回报。
作为典型的 PoS 示例，Polygon 使用 Bor 和 Heimdall 节点来实现此目的，而以太坊主网验证器被称为 共识客户端。在这两种情况下，它们都基于质押的加密货币数量来验证网络状态，创建带有交易记录的新区块，并为质押者提供加密奖励，同时惩罚任何试图操纵网络的行为。
在其他共识类型中，情况有所不同。PoW 机制（比特币使用，最初由以太坊使用）意味着必须解决繁重的计算才能创建每个记录交易的新区块，而执行者将获得其奖励。因此，挖矿节点（即这里的区块生产者）无法在普通计算机上运行，并且使用称为 ASIC 的基于 GPU 的特定设备。只有可以访问大型计算设施的矿工才能获得可观的奖励。它可以确保高安全性，但会导致高能源浪费，并且通常会导致中心化。
在权威证明（PoA）方法中，根据验证者在网络中的声誉来指定验证者，这对于每个网络都是专门定义的。它可以实现更高效的决策，但会导致中心化，并且很少在公共链中使用。尽管如此，BNB 智能链（BSC）使用 组合的 PoS 和 PoA 机制，其中质押者的数量受到限制，并且被选中的机会取决于用户的声誉和质押的 BNB 数量。这就是网络尝试在不牺牲太多去中心化的情况下更快、更便宜地进行交易的方式。
最后的想法
根据共识机制和网络特性，存在不同的区块链验证方法。所有这些都由完整节点执行，完整节点必须以特定的方式进行升级。请参阅下表中的快速摘要。
| 工作量证明（PoW） | 权益证明（PoS） | 权威证明（PoA） |
|---|---|---|
| 使用密码学难题解决进行验证。 | 使用质押的代币抵押品进行网络验证。 | 使用声誉来确定验证者及其权限。 |
| 决策由具有最高计算能力的矿工做出 | 决策由验证者根据共识规范做出。 | 决策由根据权限选择的验证者做出。 |
| 由于计算能力要求，非常耗能。 | 节能，因为它不需要额外的计算进行验证。 | 非常节能且快速，因为所有验证者都是根据共识规范选择的。 |
| 非常安全，但由于挖矿能力集中，因此非常中心化。 | 安全且去中心化，因为每个人都可以参与质押。 | 非常中心化，因为选定的验证者在网络中拥有全部投票权 |
所有这些方法都有一个相似的目标：验证网络中的交易，生成记录它们的新区块，并将它们与网络的其余部分同步。根据协议执行验证的完整节点会获得协议原生加密货币的奖励，无论是挖矿还是质押奖励。虽然每种方法都有其自身的优点和问题，但 PoS 方法通常被认为是最平衡的。
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- 标签: 全节点 共识机制 Proof-of-Work Proof-of-Stake Proof-of-Authority 验证
