比特币系统没有中央管理者，但它拥有一套明确的规则。对于每一位比特币持有者而言，维护这些规则至关重要。那么在没有中心化权威的情况下，比特币的规则是如何被执行的？答案就在于一个由全球用户独立运行的、数以千计的节点组成的去中心化网络。
什么是比特币节点？
比特币节点是一种连接到比特币点对点网络的软件，其职责包括接收、传输和验证新的交易，并确保所有操作符合网络规则。要理解比特币节点的作用，首先需要认识两个核心组成部分：账本和规则集。
- 比特币账本是一个分布式数据库，类似于会计使用的电子表格。它记录了自比特币诞生以来的每一笔交易，并追踪每个钱包地址的余额。这一公开共享的账本通常被称为“区块链”。
- 比特币规则集由比特币用户共识形成，并体现在代码中。它定义了交易的验证方式、签名检查机制、防止双花等具体流程，也规定了工作量证明（PoW）难度等关键参数。
节点通常运行在个人电脑或专用设备（如树莓派）上。虽然也可以在智能手机或云服务器上运行节点，但一般并不推荐。
最常用的比特币节点软件是 Bitcoin Core，它是开源且免费提供的。
比特币节点的功能
当新的比特币交易被签署并广播到网络时，节点会立即对其有效性进行评估，然后再转发给其他节点。验证过程主要回答以下几个问题：
- 发送方是否有足够的余额？
- 是否存在双花企图？
- 交易签名是否合法？
- 交易结构是否符合当前规则集？
每个节点都基于规则集独立验证每笔待处理交易。这一过程具有三大特性：
- 可验证性：任何人都可运行节点，且每个节点必须验证每笔交易。
- 冗余性：所有节点重复相同工作，确保交易符合规则。
- 安全性：节点通过密码学指纹验证区块链数据、交易历史及地址余额。
节点之间的冗余验证机制大幅提高了攻击成本，有效降低以下风险：
- 日蚀攻击：攻击者通过控制节点的连接企图误导其决策。比特币网络通过连接多个独立节点降低被全部误导的可能性。
- 分布式拒绝服务攻击（DDoS）：攻击者试图用垃圾流量瘫痪网络。比特币分布广泛的节点网络使得此类攻击难以奏效。
节点、矿工与待处理交易
理解节点的角色也需要了解比特币挖矿的基本原理，因为两者协同工作。待处理交易被广播给矿工后，矿工将其打包至候选区块中。
随后，在 PoW 竞赛中胜出的矿工会将新区块广播到网络。即使到这一步，验证仍未停止——节点会进一步检查矿工打包的区块是否有效。如果矿工未严格遵守规则集，节点将拒绝该区块，导致矿工无法获得区块奖励和交易费。
平均每十分钟就有一个新区块被添加到账本中。每个新区块都与前一个区块密码学关联，形成链式结构。随着时间推移，区块链体积不断增长，这可能会增加节点的运行负担。
全节点：归档节点与修剪节点
全节点是指包含完整区块链数据和规则集的软件，能够验证比特币全部历史交易。全节点分为两种类型：归档节点和修剪节点。
归档节点（也称为“监听节点”）存储自创世区块以来的完整区块链历史数据，这些数据本地保存并可与其他节点共享。
随着区块链体积增长（目前已接近 400GB），运行归档节点的存储和带宽要求也逐渐提高。为了降低运行门槛，用户可以选择运行“修剪节点”。
修剪节点通过截断早期历史数据，并以紧凑的区块摘要（哈希）代替详细交易记录，显著降低存储需求。尽管不再保存全部历史数据，修剪节点仍能借助密码学链接完成全部验证工作，因此仍被视为无需信任的全节点。
不过，修剪节点无法向其他节点提供完整区块链数据，也无法查询被修剪的历史信息（如用于运行闪电网络节点时）。需要这些数据时，必须向归档节点请求。
全节点与轻钱包的区别
轻钱包（也称为“轻客户端”或“SPV 钱包”）不存储完整区块链，也无法像全节点一样独立验证交易。
轻钱包依赖第三方全节点获取区块链数据，因此用户必须信任节点运营者。大多数轻钱包使用“简单支付验证（SPV）”技术，在验证接收交易时尽量减少信任需求，但无法完全消除信任。
轻钱包的优势在于安装简便、同步快速且占用资源少，因此被大多数用户采用。但其隐私性较弱，因为IP地址、钱包地址和交易历史可能暴露给第三方。
比特币节点与矿工的区别
节点和矿工在比特币网络中扮演不同角色：节点是信使和规则守护者，而矿工则是记录员。矿工运行计算密集型的工作量证明算法，依赖节点获取交易信息并验证他们打包的区块。
节点不参与挖矿过程，因此不需要矿工级别的高算力设备或能源消耗。工作量证明难以计算但易于验证，虽然节点在交易验证和中继中发挥关键作用，但它们无法直接将交易添加到区块链中。
为什么你应该运行一个比特币节点？
运行节点既带来个人好处，也对比特币网络健康发展具有积极意义。
个人益处：隐私与独立验证
通过运行节点，你可以独立验证交易并查询区块链数据，无需依赖第三方服务。这能显著增强隐私保护，避免IP地址泄露和交易历史被关联分析。
运行节点还能加深你对比特币和区块链技术的理解，提升自主管理资产的能力。
支持比特币网络
运行全节点有助于交易和区块的中继验证，保持网络更新和优化。你还可以为新节点提供初始区块下载所需数据，助力网络去中心化。
同时，通过运行节点，你实际上参与了比特币规则集的共识过程，对网络升级（如Taproot或契约功能）拥有发言权。节点的持续运行也有助于维护比特币2100万枚的供应上限等核心特性。
运行节点的成本分析
运行节点的总成本通常较低，但仍需考虑以下因素：
- 硬件：可使用旧笔记本或树莓派（150美元以内）运行，但低性能设备可能导致同步缓慢。建议使用独立设备以免影响日常使用。
- 存储：归档节点至少需要500GB硬盘（推荐SSD），修剪节点需求大幅降低。
- 能源：需24小时开机，但能耗远低于矿工。
- 带宽：默认设置下每月可能消耗数百GB流量，但可通过软件设置限制。
常见问题
比特币节点是否必须一直在线？
不一定，但保持在线有助于及时接收和转发交易与区块，更好地支持网络。频繁离线可能延长区块链同步时间。
运行节点能否赚取比特币？
不能。节点不参与挖矿，因此没有比特币奖励。但通过独立验证，你可以节省第三方服务费用并增强资产安全。
轻钱包是否足够安全？
对于日常小额交易，轻钱包通常便捷且足够安全。但大额存储时，配合自有全节点能大幅提升安全性和隐私性。
需要多少技术知识才能运行节点？
基本操作并不复杂，Bitcoin Core 提供了图形界面。但遇到网络或同步问题时，可能需要一定的技术知识进行排查。
修剪节点能否转换为归档节点？
可以，但需要重新下载完整区块链数据。建议初始设置时根据长期需求选择节点类型。
企业为什么应该运行节点？
企业可通过自有节点验证交易和余额，减少对第三方数据的依赖，增强财务操作的透明度和安全性。