节点

比特币是一个计算机软件, 运行比特币软件的计算机叫做比特币节点。比特币网络由众多的比特币节点组成，这些节点相互连接，形成一个庞大的去中心化系统。每个节点都保存一份完整的区块链数据，能够独立验证和转发新的交易和区块。节点之间通过点对点协议进行通信，共同维护网络的安全性和稳定性。

成为节点的最简单方法是下载并运行 Bitcoin Core。

首次运行比特币时, 会连接网络上的其他节点, 并开始下载完整的区块数据的作为本地副本, 这也意味着你的计算机磁盘空间至少要留有当前所有区块数据的大小。

节点通信

默认情况下, 比特币节点之间通过 8333 端口进行通信。通过该端口来连接到其他运行比特币程序的计算机, 用来同步区块数据, 广播交易等。

连接

比特币节点之间通过使用 TCP 协议进行通信。因此, 要连接到一个比特币节点, 需要知道运行节点的计算机的 IP 地址。

以下代码展示了如何创建一个 TCP 连接

import net from 'node:net'
 
// 创建 TCP 连接
const socket = net.createConnection({
  host: '127.0.0.1',
  port: 8333
})
 
socket.on('connect', () => {
  console.log('Connected to the Bitcoin network')
})

nslookup seed.bitcoin.sipa.be

消息

消息是 比特币节点 之间互相发送的一段结构化数据, 由 Header 和 Payload 两部分组成。

Header

Header 包含消息摘要, 具有如下字段

字段解释：

• Magic Bytes：用于标识信息的开始, 大小为 4 个字节, 固定为 F9BEB4D9
• Command：发送的消息类型。大小为 12 个字节, 不足 12 个字节则补0。常见的消息类型有:
  • version：用于初始化连接
  • verack：并确认 version 信息
  • addr：发送已知的其他节点信息
  • inv：接收到新交易或区块, 发送给其他节点交易或区块的哈希值
  • tx：发送完整的交易信息
  • block：发送完整的区块信息
• Size：发送的消息体的大小
• Checksum：消息体的校验和, 用于校验消息体是否被篡改。通过对消息体进行两次 SHA256 哈希运算, 取前 4 个字节作为校验和

Payload

消息体。不同的消息类型, 有不同的消息体格式。比如 version 消息体的格式如下：

完整的消息类型和消息体见 这里

握手

节点间通过 TCP 协议通信, 为了确保通信过程的顺利进行, 需要进行握手:

1. 本地节点发送 version 信息来启动通信, 远程节点以自己的 version 信息进行回应

2. 并且远程节点会再发送一条 verack 信息, 确认已收到本地节点发送的 version 信息

3. 本地节点收到远程节点发送的 version 信息后, 最后会向远程节点回发一条 verack 信息

4. 握手完成, 两个节点之间的可以开始通信

保持连接

刚刚连接上的远程节点会偶尔向本地节点发送 ping 信息。如果想保持连接, 需要及时回复 pong 信息。

RPC

默认情况下 Bitcoin Core 不会开放 RPC 服务, 但可以修改 bitcoin.conf 文件来开启.

server=1
rpcuser=bitcoin-ninja
rpcpassword=bitcoin-ninja
rpcport=8332
rpcallowip=0.0.0.0/0
rpcbind=0.0.0.0

• rpcuser 和 rpcpassword - 用来验证 RPC 请求的用户名和密码, 是必须要设置的选项。

• rpcport - 用来设置监听的端口号, 默认为 8332

• rpcallowip - 默认为空, 表示只允许本地访问, 但还可以设置为:

  • 允许所有人都可以访问, 设置为 0.0.0.0/0
  • 允许局域网的所有 IP 都可以访问, 设置为路由器 IP, 如 192.168.1.0/24, 后面的 24 表示子网掩码, 用来表示局域网内的所有 IP
  • 允许特定 IP 访问, 设置为 192.168.1.100

• rpcbind - 运行 Bitcoin Core 的设备有多个网络接口, 每个接口都有一个 IP 地址, 通过设置 rpcbind 可以指定节点监听的 IP 地址。

以下代码用于获取比特币网络信息

const rpcuser = 'bitcoin-ninja'
const rpcpassword = 'bitcoin-ninja'
const rpcport = 8332
 
const auth = btoa(`${rpcuser}:${rpcpassword}`)
 
const info = await fetch(`http://127.0.0.1:${rpcport}`, {
  method: 'POST',
  headers: {
    'Content-Type': 'application/json',
    Authorization: `Basic ${auth}`
  },
  body: JSON.stringify({
    jsonrpc: '1.0',
    id: '1',
    method: 'getblockchaininfo',
    params: []
  })
}).then((res) => {
  return res.json()
})
 
console.log(info)

打印结果如下:

{
  "result": {
    "chain": "main",
    "blocks": 859827,
    "headers": 859827,
    "bestblockhash": "00000000000000000000a763b554db4206f4b7f3964c435dd9ae2a1beba01466",
    "difficulty": 89471664776970.77,
    "time": 1725447306,
    "mediantime": 1725441373,
    "verificationprogress": 0.9999950791847722,
    "initialblockdownload": false,
    "chainwork": "00000000000000000000000000000000000000008c9dfb597011dd9df64abd08",
    "size_on_disk": 679724826461,
    "pruned": false,
    "warnings": ""
  },
  "error": null,
  "id": "1"
}

所有的 RPC 方法可以在 这里 找到。

节点类型

全节点

全节点接收区块数据的完整副本, 并验证接收到的区块或交易是否有效。

全节点有两种类型:

• 归档节点(Archival Node): 保存着区块数据的完整副本

• 剪枝节点(Pruned Node): 不保存区块数据的完整副本, 只保留最近的一部分区块数据,通常是最近的550个区块（约95天的数据）

轻节点

轻节点具有以下特点:

• 不保存区块数据的完整副本
• 无法验证接收到的区块和交易, 但可以验证自己的交易
• 只需下载区块头而非完整区块链数据, 可以更快同步区块数据