了解比特币网络

比特币的网络基础

比特币采用P2P网络架构。比特币网络是按照比特币P2P协议运行的节点集合。此外，比特币网络中还有其他协议：

分层协议：一种扩展的网络桥接协议，可以将其他网络作为一个节点连接到比特币网络中。它可以用于挖矿和轻量级或移动比特币钱包。池挖矿协议：有多种协议，主要用于将多台挖矿机器的算力聚合到一个挖矿池中。整个挖矿池被用作挖矿的节点，而不是每个矿工都配备钱包和硬盘存储器（下周推出）。

P2P概念

这意味着同一网络中的每台计算机彼此等价，每个节点一起提供网络服务，而不存在“特殊”节点。每个网络节点以“扁平”的拓扑结构相互连接，节点之间相互操作、相互协作；在向外界提供服务的同时，也利用网络中其他节点提供的服务。它具有可靠性、去中心化性和开放性。

比特币网络中的节点

角色功能介绍

虽然比特币中的每个节点都是相等的，但根据所提供的不同功能，每个节点可能具有不同的角色，这些功能可分为四大功能：

路由：参与整个比特币网络，发现其他节点并保持数据通信，验证（不确认）和传播交易信息，还可能包含其他功能。这是所有节点必须具备的。区块链数据库：保存区块链账本信息的完整和**副本，可能占用数百GB硬盘。具有此功能的电池将成为整个节点，而没有此功能的电池称为光节点（也称为“SPV节点”）。挖矿：以计算硬件操作的工作量证明pow算法，以竞争的方式确认交易，创建新的区块，获得新比特币的奖励。钱包：用你的钱包轻松快捷地管理你的比特币。

比特币网络中常见的节点类

比特币网络中的节点由上述四个功能组成。除了传输信息的路由功能外，其他三种功能可以根据不同的应用场景自由组合。

比特币网络由各种角色组成

运行比特币P2P协议的比特币主网络由运行的不到5000个比特币核心客户端组成，监控节点存储所有区块链数据，以及数百个运行各种比特币P2P协议的应用程序（如比特币经典版，比特币无限）和数千个只存储部分区块链数据的轻钱包节点。

其中，数百个应用节点指的是基于比特币构建的应用。在这个应用程序中可能有一个由上万个节点组成的网络，但是连接到比特币网络时只显示一个节点，即在比特币网络中围绕边缘路由器建立应用程序和构建其他服务，如交换机、钱包、块浏览器、挖矿池，等等，这是比特币的网络扩展能力。

如何成为节点

安装就像一个特殊的硬币客户端。客户端查找**比特币的路由服务器，获取现有比特币节点的IP地址。根据IP地址找到节点并发送其客户端的版本号。如果你的客户端可以兼容，系统会建立通讯，然后发送自己的IP地址等信息。现有节点会将您添加到“通讯簿”并将“通讯簿”发送给您。既然知道了其他节点的IP地址，就可以随意访问它们了。如果你想成为一个完整的节点并应用到其他完整的节点上，整个区块链的数据都会传送给你。SPV节点（灯光节点）

并非所有节点都能存储完整的区块链。许多比特币客户端被设计为在空间和功率有限的设备上运行，如智能手机、平板电脑、嵌入式系统等。简化支付验证（SPV）使它们能够在不必存储整个区块链的情况下工作。这种类的客户机称为轻量级客户机。

与整个节点需要下载一个区块的所有账本数据不同，SPV节点只需要下载一个区块头的部分数据，而不需要下载每个区块包含的交易信息，只保存与其相关的交易信息。没有交易信息的区块链的规模只有整个区块链的1/1000，但它可以足够安全。

SPV：简单支付验证

通过比较所有节点的交易验证方法，我们可以更好地理解：所有节点：构建一个验证链，由沿着区块链的多个交易按逆时间顺序组成，直到被该比特币挖出为止。

例如，如果一个完整的节点要检查一个高度为30万的块中的某个事务，它会将30万个块中的所有事务从该块链接到genesis块，并建立一个完整的utxo数据库，通过确认utxo是否支付来确认事务的有效性。

SPV节点：验证所有块之间的链，但不跟踪所有事务。它只链接区块链中与当前交易相关的过去交易。例如，当SPV节点验证utxo时，它只需要知道在该事务中用于“支付”的utxo是否在上一个块中被验证过。我们不用担心别人的事。如果你想验证另一笔交易，只需要向比特币网络中的整个节点求证，整个节点就会把对应区块上的所有交易信息发送给你，你就可以进行验证了。

在大多数实际情况下，具有良好连接的SPV节点足够安全，可以在资源需求、实用性和安全性之间保持适当的平衡。

内存池或事务池：几乎每个节点维护的未确认事务的临时列表，用于跟踪和记录网络已知但尚未包含在区块链中的交易。

Utxo池：由一些比特币客户维护的Utxo数据库是区块链中所有未完成交易输出的集合，用余额表示。