Node: Was Blockchain-Nodes tun und welche Arten es gibt
Ein Node, auch Bitcoin-Node oder Blockchain-Node genannt, ist ein Computer, der sich mit dem Bitcoin-Netzwerk verbindet und Transaktionen sowie Blöcke mit anderen Nodes, seinen Peers, austauscht. Das Netzwerk ist Peer-to-Peer (P2P), das heißt, die Computer verbinden sich direkt miteinander und tauschen Daten untereinander aus. Nur Full Nodes prüfen jeden Block gegen die Konsensregeln.
Was macht ein Bitcoin-Node im Peer-to-Peer-Netzwerk?
Ein Bitcoin-Node führt Bitcoin-Software auf einem Computer aus und hält diesen Computer mit seinen Peers verbunden. Bitcoin ist eine Kryptowährung, und ihre Transaktionen und Blöcke wandern über diese Verbindungen zwischen Nodes.
Ein Bitcoin-Node gibt weiter, was er empfängt. Eine Transaktion ist ein Datensatz, der BTC von einem Eigentümer zu einem anderen bewegt, und ein Block ist ein Bündel von Transaktionen, das gemeinsam zur Blockchain hinzugefügt wird. Wenn ein Node eine neue Transaktion oder einen neuen Block empfängt, kann er den Datensatz an seine eigenen Peers weitergeben.
Ein Bitcoin-Node verbindet sich mit einigen Peers, nicht mit jedem anderen Node im Netzwerk. Transaktionen und Blöcke verbreiten sich von Peer zu Peer, und zwei Nodes können im selben Moment unterschiedliche Informationen besitzen.
Die Blockchain ist der gemeinsame Datensatz aller Blöcke, in ihrer Reihenfolge. Jeder Block hat einen Header, das sind die zusammenfassenden Daten am Anfang des Blocks. Der Header enthält den Hash des Headers des vorherigen Blocks. Ein Hash ist ein Fingerabdruck fester Länge, der aus Daten berechnet wird. Die Kette ist so aufgebaut, dass eine Änderung einer Transaktion den Hash ihres Blocks verändert, und der veränderte Hash stimmt dann nicht mehr mit dem im nächsten Block gespeicherten Hash überein.
Welche Arten von Nodes gibt es und was prüft jede davon?
Nodes unterscheiden sich darin, wie viel sie prüfen und wie viele Daten sie speichern.
Was ist ein Full Node?
Ein Full Node ist ein Node, der jeden Block herunterlädt, jeden Block und jede darin enthaltene Transaktion gegen die Konsensregeln prüft und die gültigen weiterleitet. Die Konsensregeln sind die Regeln, die jeder Full Node anwendet, um zu entscheiden, was gültig ist, damit Full Nodes untereinander übereinstimmen.
Ein Full Node führt seine eigene Kette, die nur aus Blöcken besteht, die er selbst validiert hat, und verlässt sich bei der Gültigkeit eines Blocks auf das Wort keines anderen Nodes. Ein Full Node, der die gesamte Blockchain speichert, wird auch als archivierender Node (Archival Node) bezeichnet.
Was ist ein Pruned Node?
Ein Pruned Node ist ein Full Node, der alte Blockdaten löscht, nachdem er sie validiert hat. Er prüft jeden Block und jede Transaktion genauso wie ein Full Node. Er behält die aktuellen Blöcke und die Menge der nicht ausgegebenen Transaktionsausgänge (UTXO-Set), da er diese Menge braucht, um neue Transaktionen zu prüfen. Ein unspent transaction output (nicht ausgegebener Transaktionsausgang) ist ein auf der Blockchain verzeichneter BTC-Betrag, der noch nicht ausgegeben wurde.
Ein Pruned Node benötigt weniger Speicherplatz und stellt anderen Nodes nur aktuelle Blöcke zur Verfügung, da er die älteren nicht mehr vorhält.
Was ist ein Light Client (Light Node oder SPV-Client)?
Ein Light Client ist Software, die das Bitcoin-Netzwerk nutzt, ohne jeden Block und jede Transaktion herunterzuladen und zu prüfen. Er wird auch SPV-Client genannt, für Simplified Payment Verification, sowie Thin Client, Lightweight Client, Lightweight Node oder Light Node. Die Entwicklerdokumentation von Bitcoin grenzt ihn von einem Node ab, weil ein Light Client Blöcke und Transaktionen nicht weiterleitet und nicht alle prüft.
Ein Light Client lädt Block-Header herunter, die jeweils 80 Byte groß sind, sowie die Daten, die zur Prüfung einer Zahlung nötig sind. Um eine Zahlung zu prüfen, fragt ein Light Client einen Full Node nach einem Merkle-Zweig, einer kurzen Kette von Hashes, die eine Transaktion mit dem Block verknüpft, der sie enthält. Mit dem Zweig und den Headern kann ein Light Client prüfen, dass eine Transaktion in einem Block enthalten ist.
Ein Light Client kann nicht prüfen, ob die Transaktion jede Regel einhält, daher verlässt er sich auf Full Nodes für Nachweise und auf die Kette mit der meisten Arbeit, also die Kette, die am aufwendigsten neu zu erstellen wäre. Die Methode funktioniert, solange ehrliche Teilnehmer den Großteil der Rechenleistung des Netzwerks kontrollieren, und ein Angreifer, der das Netzwerk überwältigt, könnte sie täuschen.
Was macht ein Full Node mit einer Transaktion und mit einem Block?
Ein Full Node empfängt Transaktionen und Blöcke von seinen Peers und geht dabei typischerweise wie folgt vor.
Wenn eine Transaktion eintrifft, durchläuft ein Full Node diese Schritte:
- Die Eingaben (Inputs) werden geprüft. Jeder Input muss auf einen Output verweisen, der noch nicht ausgegeben wurde, und seine Daten, typischerweise eine digitale Signatur, müssen die Ausgabebedingung des verwendeten Outputs erfüllen.
- Die Beträge werden geprüft, denn die Outputs dürfen in Summe nicht mehr ergeben als die Inputs.
- Der Node kann eine gültige Transaktion in seinem Mempool behalten, dem Wartebereich, in dem ein Node Transaktionen vorhält, die noch in keinem Block enthalten sind, und sie an seine Peers weitergeben. Ob er das tut, hängt von der Relay-Richtlinie des Nodes ab, einer Reihe zusätzlicher lokaler Regeln. Eine Transaktion, die eine Prüfung nicht besteht, wird verworfen.
Ein durchgerechnetes Beispiel mit frei erfundenen Zahlen veranschaulicht die Betragsprüfung. Darin geben zwei Transaktionen, X und Y, jeweils einen Input von 0,5 BTC aus. Transaktion X sendet 0,3 BTC an den Empfänger und 0,1999 BTC als Wechselgeld zurück an den Absender; das Wechselgeld ist der Teil des Inputs, den der Absender nicht für die Zahlung verwendet. Transaktion Y sendet 0,3 BTC an den Empfänger und 0,2001 BTC als Wechselgeld zurück.
Die Beträge in diesem Beispiel sind erfunden und keine Gebührenempfehlung, und ein echter Full Node prüft außerdem, dass jeder Input noch nicht ausgegeben wurde und jede Signatur gültig ist, was das Beispiel nicht zeigt.
Ein Block, der von einem Peer eintrifft, durchläuft unter anderem diese Prüfungen:
- Der Proof of Work wird geprüft. Der Hash des Block-Headers muss gleich oder unter dem Target liegen, einer vom Netzwerk festgelegten Zahl, und Proof of Work ist der Rechenaufwand, den Miner aufbringen, um einen solchen Hash zu finden.
- Die Struktur des Blocks wird geprüft. Der Merkle-Root, ein Hash im Header, der aus den Transaktionen des Blocks berechnet wird, muss zu diesen Transaktionen passen, und das Gewicht des Blocks, ein Maß für seine Größe, muss innerhalb der von den Konsensregeln festgelegten Grenze bleiben.
- Die Transaktionen werden geprüft. Jede Transaktion außer der ersten muss die oben genannten Transaktionsprüfungen bestehen. Die erste Transaktion, die Coinbase-Transaktion genannt wird, hat keinen Input zu prüfen, und sie darf nicht mehr als den Block-Subsidy beanspruchen, die neu geschaffenen BTC in der Blockbelohnung, zuzüglich der Transaktionsgebühren in diesem Block.
- Ein gültiger Block wird der Kette des Nodes hinzugefügt. Der Node entfernt typischerweise die im Block enthaltenen Transaktionen aus seinem Mempool und kündigt den Block seinen Peers an.
Ein Full Node lehnt einen Block ab, der eine dieser Regeln verletzt, etwa eine Coinbase-Transaktion, die mehr als den Subsidy plus die Gebühren beansprucht.
Der Block-Subsidy beträgt seit Oktober 2026 3,125 BTC pro Block, gültig seit April 2024, und er wird bei jedem Halving halbiert.
Warum ist es wichtig, dass jeder Full Node die Regeln selbst prüft?
Ein Full Node wendet die Konsensregeln eigenständig auf jeden Block an. Er verlässt sich dabei nicht auf einen Peer, einen Miner oder ein Unternehmen, der oder das die Gültigkeit eines Blocks bestätigt.
Ein Full Node setzt eine Änderung der Konsensregeln nur durch, wenn sein Betreiber Software einsetzt, die diese Änderung enthält. Nach einem Soft Fork, einer Art von Regeländerung, akzeptiert ein nicht aktualisierter Node weiterhin dieselben Blöcke wie aktualisierte Nodes, solange der Großteil der Hashrate, der gesamten Rechenleistung, die Miner dem Netzwerk hinzufügen, die neue Regel durchsetzt, prüft die neue Regel jedoch selbst nicht. Nach einem Hard Fork, einer anderen Art, kann ein nicht aktualisierter Node unfähig sein, Blöcke zu validieren, die unter den neueren Regeln erstellt wurden.
Full Nodes sind so konzipiert, dass sie der Kette mit der meisten Arbeit folgen. Eine Partei, die den Großteil der Hashrate hält, könnte aktuelle Blöcke überarbeiten. Die Regeln, die Full Nodes durchsetzen, gelten dabei weiterhin, sodass ein Block, der mehr BTC erzeugt, als die Regeln erlauben, oder BTC ohne gültige Signatur ausgibt, von prüfenden Nodes abgelehnt werden soll.
Wie unterscheidet sich ein Node von einem Miner?
Ein Miner und ein Node erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Der Block eines Miners wird aus wartenden Transaktionen zusammengestellt, entweder vom Miner selbst oder vom Pool, für den er arbeitet, und der Miner wendet Rechenaufwand für den Proof of Work auf. Ein Node prüft den fertigen Block und die darin enthaltenen Transaktionen, und Node-Software schürft nicht, es sei denn, der Betreiber führt zusätzlich Mining-Software aus.
Ein Betreiber kann sowohl schürfen als auch einen Node betreiben. Ein Solo-Miner, der allein und nicht über einen Pool schürft, nutzt typischerweise die Software eines Full Nodes, um wartende Transaktionen zu erhalten und den gefundenen Block zu verbreiten.
Was bedeutet es, einen Node zu betreiben?
Einen Full Node zu betreiben bedeutet, Node-Software wie Bitcoin Core auszuführen, die sich mit Peers verbindet, die Blockchain herunterlädt, sie prüft und jeden neuen Block und jede neue Transaktion fortlaufend weiterprüft, sobald sie eintrifft.
Ein neuer Full Node muss zunächst jeden Block vom ersten Block, dem sogenannten Genesis-Block, bis zum aktuellsten herunterladen und prüfen. Dieser Nachholvorgang wird als Initial Block Download bezeichnet, und wie lange er dauert, hängt vom Computer und der Verbindung ab.
Ein Full Node benötigt Speicherplatz, um Blockdaten zu speichern, und Bandbreite, um sie herunterzuladen und weiterzuleiten. Die Dokumentation der jeweiligen Software listet Hardwareanforderungen, Einrichtungsschritte und Portnummern auf, und diese ändern sich, sobald die Blockchain wächst und sich die Software weiterentwickelt.
BTC zu senden und zu empfangen erfordert nicht den Betrieb eines eigenen Nodes, denn eine Wallet kann als Light Client arbeiten und sich auf die Nodes anderer Personen verlassen.
Was macht ein Node nicht?
Ein Bitcoin-Node verwahrt nicht die BTC anderer Personen. Die Blockchain verzeichnet, welche Outputs existieren, und die privaten Schlüssel, mit denen sie ausgegeben werden können, werden in Wallets aufbewahrt. Ein privater Schlüssel ist eine geheime Zahl, die es ihrem Besitzer erlaubt, eine Ausgabe zu autorisieren.
Ein Node, der eine Transaktion akzeptiert oder weiterleitet, bestätigt sie damit nicht. Eine Transaktion gilt als bestätigt, sobald ein Block sie enthält, und Bitcoin-Transaktionen sind so konzipiert, dass sie mit jedem weiteren, danach hinzugefügten Block schwerer rückgängig zu machen sind. Bis dahin kann eine unbestätigte Transaktion noch ersetzt oder verworfen werden.
Bei Bitcoin gehen der Block-Subsidy und die Transaktionsgebühren an den Miner, dessen Block der Kette hinzugefügt wird, und die erste Transaktion in diesem Block vereinnahmt sie.
27. November 2025
