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Was bedeutet es, einen Knoten zu betreiben?
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TL;DR: Einen Knoten zu betreiben bedeutet, einen Computer zu betreiben, der an einem Blockchain-Netzwerk teilnimmt, indem er Transaktionen und Blöcke herunterlädt, validiert und weiterleitet. Dies ermöglicht Ihnen direkten, vertrauenslosen Zugriff auf Blockchain-Daten, ohne auf Dritte angewiesen zu sein. Der Betrieb eines eigenen Knotens bietet zwar ein Höchstmaß an Souveränität und Datenschutz, ist jedoch mit erheblichen Kosten für Hardware, Wartung und betrieblicher Komplexität verbunden, die die meisten Entwickler und Teams lieber an Infrastrukturanbieter auslagern.
Die einfache Erklärung
Im Kern bedeutet der Betrieb eines Knotens, dass man Blockchain-Client-Software auf einem Rechner installiert, diesen mit dem Peer-to-Peer-Netzwerk verbindet und ihn die gesamte Historie der Blockchain synchronisieren lässt. Sobald die Synchronisierung abgeschlossen ist, überprüft Ihr Knoten jeden neuen Block und jede neue Transaktion eigenständig gemäß den Konsensregeln des Netzwerks. Er vertraut anderen Knoten nicht, sondern überprüft alles selbst.
Das ist das grundlegende Versprechen der Blockchain: „Vertraue nicht, überprüfe.“ Wenn Sie Ihren eigenen Knoten betreiben, verlassen Sie sich nicht auf die Aussagen anderer hinsichtlich des Zustands der Blockchain. Ihr Rechner lädt die Rohdaten herunter, führt die Transaktionen aus und gelangt zu demselben Zustand wie jeder andere ehrliche Knoten im Netzwerk. Sollte jemand versuchen, Ihrem Knoten einen ungültigen Block oder eine betrügerische Transaktion zuzuspielen, lehnt Ihre Software dies automatisch ab.
Wenn Sie einen Knoten betreiben, bedeutet dies auch, dass Ihre Anwendung über eine direkte, private Verbindung zur Blockchain verfügt. Wenn Sie über Ihren eigenen Knoten den Kontostand einer Wallet abfragen oder eine Transaktion senden, wird diese Anfrage nicht über einen Server eines Drittanbieters geleitet. Niemand kann Ihre Abfragen protokollieren, Ihren Zugriff drosseln oder Ihre Transaktionen zensieren. Sie sind ein vollwertiger Teilnehmer im Netzwerk.
Was der Betrieb eines Knotens konkret beinhaltet
Der Betrieb eines Knotens umfasst weit mehr als nur die Installation von Software. Auf Ethereum erfordert ein Vollknoten den gleichzeitigen Betrieb von zwei separaten Client-Programmen: einem Ausführungs-Client (wie Geth, Nethermind oder Erigon) und einem Konsens-Client (wie Prysm, Lighthouse oder Teku). Diese beiden Clients kommunizieren über eine authentifizierte Verbindung miteinander, und beide müssen synchronisiert und funktionsfähig bleiben, damit der Knoten ordnungsgemäß funktioniert.
Die Hardwareanforderungen variieren je nach Blockchain, sind jedoch nicht unerheblich. Ein Vollknoten für „ Ethereum “ benötigt eine Multi-Core-CPU, mindestens 16 GB RAM, eine schnelle SSD mit mindestens 1 TB freiem Speicherplatz sowie eine zuverlässige Internetverbindung mit einer Bandbreite von mindestens 25 Mbit/s. Archivknoten benötigen mehr als 12 TB SSD-Speicherplatz. „ Solana “-Knoten stellen noch höhere Anforderungen und benötigen High-End-CPUs, 512 GB RAM sowie NVMe-Laufwerke, um mit dem Durchsatz der Blockchain Schritt zu halten. „ Bitcoin “-Knoten sind vergleichsweise ressourcenschonend, benötigen aber dennoch Hunderte von Gigabyte Speicherplatz.
Die Erstsynchronisierung ist die erste Hürde. Je nach Blockchain und Ihrer Hardware kann die Synchronisierung ab dem Genesis-Block zwischen einigen Stunden (bei neueren Blockchains) und Tagen oder sogar Wochen (bei „ Ethereum “-Archivknoten) dauern. Während der Synchronisierung lädt der Knoten Millionen von Blöcken herunter und überprüft diese, was Ihre CPU, Festplatte und Ihr Netzwerk dauerhaft belastet. Wenn der Vorgang durch einen Absturz, einen Stromausfall oder ein Netzwerkproblem unterbrochen wird, müssen Sie die Synchronisierung möglicherweise neu starten oder wiederherstellen.
Nach der Synchronisierung ist eine kontinuierliche Wartung erforderlich. Die Client-Software veröffentlicht regelmäßig Updates, manchmal mit kritischen Sicherheitspatches, die schnell installiert werden müssen. Bei Blockchain-Hard-Forks müssen Sie Ihren Client vor Erreichen einer bestimmten Blockhöhe aktualisieren, da Sie sonst Gefahr laufen, von der kanonischen Kette abgekoppelt zu werden. Der Speicherplatzbedarf wächst kontinuierlich, da neue Blöcke hinzugefügt werden. Daher müssen Sie den Speicherplatz überwachen und eine Erweiterung planen. Sollte Ihr Knoten aus irgendeinem Grund aus der Synchronisation geraten, müssen Sie das Problem diagnostizieren und eine Neusynchronisierung durchführen, was je nach Umfang des Rückstands Stunden oder Tage dauern kann.
Warum Menschen ihre eigenen Knoten betreiben
Trotz des betrieblichen Aufwands gibt es überzeugende Gründe, einen eigenen Knoten zu betreiben. Der Datenschutz ist dabei ein wesentlicher Aspekt. Wenn Sie einen RPC-Anbieter nutzen, läuft jede Ihrer Abfragen (Kontostandsabfragen, Transaktionsübermittlungen, Aufrufe von Smart Contracts) über dessen Server. Theoretisch könnte dieser protokollieren, welche Adressen Sie abfragen, mit welchen Verträgen Sie interagieren und zu welchem Zeitpunkt. Durch den Betrieb eines eigenen Knotens wird dieses Risiko vollständig beseitigt.
Zensurresistenz ist ein weiterer Aspekt. Wenn Sie bei der Übermittlung Ihrer Transaktionen auf einen Dritten angewiesen sind, könnte dieser sich weigern, sie weiterzuleiten. Dies ist kein rein theoretisches Problem. Es ist bekannt, dass Validatoren und Relayer Transaktionen aufgrund von regulatorischem Druck herausfiltern. Wenn Sie Ihren eigenen Knoten betreiben, übermitteln Sie Transaktionen direkt an das Peer-to-Peer-Netzwerk und umgehen so potenzielle Gatekeeper.
Völlige Vertrauensfreiheit ist der dritte Grund. Die Nutzung eines fremden Knotens setzt voraus, dass man darauf vertraut, dass dieser Knoten ehrlich ist, ordnungsgemäß synchronisiert ist und korrekte Daten liefert. Bei den meisten Anwendungsfällen und seriösen Anbietern ist dieses Vertrauen durchaus berechtigt. Bei hochwertigen oder sicherheitskritischen Anwendungen kann es sich jedoch lohnen, diese Vertrauensannahme vollständig zu beseitigen, auch wenn dies mit Betriebskosten verbunden ist.
Welche Arten von Blockchain-Knoten können Sie betreiben?
„Einen Knoten betreiben“ kann verschiedene Bedeutungen haben, je nachdem, wie viele Daten der Knoten speichert und welche Rolle er spielt. Die gängigsten Arten sind im Folgenden zusammengefasst. Weitere Informationen finden Sie in unserer Übersicht darüber, was ein Blockchain-Knoten ist.
Knotentyp
Was darin gespeichert wird
Typische Anwendung
Vollknoten
Aktueller Status plus alle Blöcke
Validierung und Bereitstellung aktueller Daten
Archivknoten
Vollständiger historischer Status bei jedem Block
Historische Abfragen und Analysen
Leichter Knoten
Nur Blocküberschriften
Leichte Geldbörsen und Geräte
Validator-Knoten
Vollknoten plus Validator-Client
Staking und Blockerstellung
RPC-Knoten
Vollständige Daten oder Archivdaten hinter einer API
Lese- und Schreibzugriffe der Server-App
Welche Hardware-Anforderungen müssen erfüllt sein, um einen Knoten zu betreiben?
Die Anforderungen unterscheiden sich stark je nach Blockchain und danach, ob Sie einen Voll- oder einen Archiv-Knoten betreiben. Die folgende Tabelle enthält grobe Richtwerte, damit Sie die Hardware bereits vor dem Start entsprechend dimensionieren können.
Kette
Speicher (voll)
RAM
Anmerkungen
Ethereum
1 bis 2 TB SSD
16 bis 32 GB
Für das Archiv werden 12 TB oder mehr benötigt.
Bitcoin
SSD mit mehreren hundert GB
8 GB oder mehr
Im Vergleich zu anderen relativ leicht
Solana
Mehrere TB NVMe
256 bis 512 GB
Sehr hohe Anforderungen an den Durchsatz
In jeder Blockchain macht die Unterscheidung zwischen Vollknoten und Archivknoten den größten Teil der Kosten aus. Der Unterschied wird unter „Vollknoten vs. Archivknoten“ erläutert. Wenn Sie lieber ganz auf die Hardware verzichten möchten, bietet sich ein verwalteter endpoint für eine Blockchain wie Ethereum oder Bitcoin bietet Ihnen denselben Zugriff, ohne dass Sie die Hardware selbst betreiben müssen.
Wie lange dauert es, einen Blockchain-Knoten zu synchronisieren?
Die Synchronisierungsdauer reicht von einigen Stunden bei neueren Blockchains bis hin zu Tagen oder sogar Wochen bei einem „ Ethereum “-Archivknoten, je nach Hardware und Netzwerkgeschwindigkeit. Der Knoten muss Millionen von Blöcken herunterladen und erneut verifizieren, daher sind ein schnelles NVMe-Laufwerk und eine gute Bandbreite wichtiger als die reine CPU-Leistung. Während des gesamten Prozesses müssen Sie außerdem den Synchronisierungsfortschritt und die Festplattenauslastung im Auge behalten – hier kommt der Überwachung der Blockchain-Infrastruktur eine entscheidende Rolle zu.
Ist es günstiger, einen eigenen Knoten zu betreiben oder einen Anbieter zu nutzen?
Für einen einzelnen Hobby-Knoten kann der Eigenbetrieb kostengünstig sein. Bei Produktions-Workloads spricht die Kalkulation in der Regel für einen Anbieter, sobald man redundante Hardware, Bandbreite, Überwachung, Bereitschaftspersonal und den technischen Aufwand berücksichtigt, der erforderlich ist, um die Zuverlässigkeit und Hochverfügbarkeitder Knoten auf dem von den Nutzern erwarteten Niveau zu halten. Ein verwalteter RPC- endpoint us wandelt hohe feste Betriebskosten in vorhersehbare, nutzungsabhängige Preise um.
Häufig gestellte Fragen
Muss man einen Knoten betreiben, um eine Blockchain zu nutzen?
Nein. Die meisten Entwickler und Nutzer greifen über einen verwalteten RPC-Anbieter auf die Blockchains zu und betreiben selbst niemals einen Knoten. Der Betrieb eines eigenen Knotens dient in erster Linie dem Datenschutz, der Zensurresistenz und der vollständigen Vertrauensfreiheit.
Erhalten alle Knoten Belohnungen?
Nein. Nur Validator-Knoten, die Sicherheiten staken, erhalten Protokollbelohnungen. Full-, Archiv- und Light-Knoten, die keine Validatoren sind, tragen zwar zur Sicherheit und zum Betrieb des Netzwerks bei, erhalten jedoch selbst keine Staking-Belohnungen.
Was ist der Unterschied zwischen einem Full-Node und einem Archiv-Node?
Ein Full-Node speichert den aktuellen Zustand und kann die Blockchain validieren, während ein Archiv-Node den vollständigen historischen Zustand jedes Blocks aufbewahrt. Archiv-Nodes benötigen weitaus mehr Speicherplatz und werden für Abfragen, die weit in die Vergangenheit zurückreichen, verwendet.
Kann man einen Blockchain-Knoten in der Cloud betreiben?
Ja. Viele Betreiber betreiben Knoten auf Cloud- oder Bare-Metal-Servern, um eine hohe Verfügbarkeit und Bandbreite zu gewährleisten. Der Nachteil dabei sind die laufenden Betriebskosten und die Notwendigkeit, Updates, Synchronisationen und Failover selbst zu verwalten.
Wie viel Wartungsaufwand erfordert ein Knoten?
Laufend. Sie müssen Client-Updates installieren, sich auf Hard Forks vorbereiten, den Speicherplatz entsprechend dem Wachstum der Blockchain erweitern und eine Neusynchronisierung durchführen, falls der Knoten in Verzug gerät. Aufgrund dieses kontinuierlichen Wartungsaufwands lagern viele Teams diese Aufgaben an einen Anbieter aus.
Warum die meisten Entwickler Node-Provider nutzen
Für die überwiegende Mehrheit der Entwickler und Teams sind die Kompromisse, die der Betrieb eines eigenen Nodes mit sich bringt, nicht sinnvoll. Der Aufbau einer Produktionsanwendung erfordert, dass Ihr Node rund um die Uhr mit geringer Latenz verfügbar ist, möglicherweise über mehrere Blockchains hinweg, und sowohl auf vollständige als auch auf Archivdaten zugreifen kann. Um dieses Maß an Zuverlässigkeit mit einer selbst gehosteten Infrastruktur zu erreichen, sind redundante Hardware, Überwachungs- und Warnsysteme, Failover-Systeme sowie ein „ equipe “ mit Fachwissen im Bereich Blockchain-Betrieb erforderlich.
Genau dieses Problem soll Quicknode lösen. Quicknode betreibt ein weltweit verteiltes Netzwerk von Blockchain-Knoten über mehr als 80 Blockchains hinweg, mit einer SLA-Verfügbarkeit von 99,99 % und API-Antwortzeiten, die im Durchschnitt 2,5-mal schneller sind als bei Mitbewerbern. Wenn Sie einen „ Quicknode “endpoint erstellen, erhalten Sie sofortigen RPC- und WebSocket-Zugriff auf einen professionell verwalteten Knoten, ohne sich um Hardware oder Software kümmern zu müssen. Quicknode übernimmt alle Client-Updates, Hard Forks, die Festplattenverwaltung und die Behebung von Synchronisationsproblemen, sodass Sie sich voll und ganz auf die Entwicklung Ihrer Anwendung konzentrieren können. Für Teams, die die Isolation und Kontrolle einer dedizierten Infrastruktur ohne den damit verbundenen Betriebsaufwand benötigen, bieten die „Dedicated Clusters “ von Quicknode private, redundante Knoten-Backends mit garantierter Leistung.
