Node: O Que Fazem os Nós da Blockchain e Que Tipos Existem

Um nó, também chamado de nó Bitcoin ou nó da blockchain, é um computador que se liga à rede Bitcoin e troca transações e blocos com outros nós, os seus pares (peers). A rede é peer-to-peer (P2P), o que significa que os computadores se ligam diretamente uns aos outros e trocam dados entre si. Apenas os nós completos (full nodes) verificam cada bloco de acordo com as regras de consenso.

O Que Faz um Nó Bitcoin na Rede Peer-to-Peer?

Um nó Bitcoin executa software Bitcoin num computador e mantém esse computador ligado aos seus pares. O Bitcoin é uma criptomoeda, e as suas transações e blocos circulam através destas ligações entre nós.

Um nó Bitcoin transmite o que recebe. Uma transação é um registo que move BTC de um proprietário para outro, e um bloco é um lote de transações que é adicionado em conjunto à blockchain. Quando um nó recebe uma nova transação ou um novo bloco, pode transmitir esse elemento aos seus próprios pares.

Um nó Bitcoin liga-se a alguns pares, não a todos os outros nós da rede. As transações e os blocos propagam-se de par em par, e dois nós podem ter informação diferente no mesmo momento.

A blockchain é o registo partilhado de todos os blocos, por ordem. Cada bloco tem um cabeçalho (header), que são os dados resumo no início do bloco. O cabeçalho contém o hash do cabeçalho do bloco anterior. Um hash é uma impressão digital de comprimento fixo, calculada a partir de dados. A cadeia é concebida de forma que alterar uma transação altera o hash do seu bloco, e o hash alterado deixa de corresponder ao que está guardado no bloco seguinte.

Que Tipos de Nós Existem e O Que Verifica Cada Um?

Os nós diferem na quantidade de verificações que fazem e na quantidade de dados que guardam.

O Que É um Nó Completo (Full Node)?

Um nó completo é um nó que descarrega cada bloco, verifica cada bloco e cada transação nele de acordo com as regras de consenso, e transmite os válidos. As regras de consenso são as regras que todos os nós completos aplicam para decidir o que é válido, de modo a que os nós completos permaneçam em concordância entre si.

Um nó completo mantém a sua própria cadeia, composta apenas por blocos que validou, e não aceita a palavra de nenhum outro nó de que um bloco é válido. Um nó completo que armazena toda a blockchain também é chamado de nó de arquivo (archival node).

O Que É um Nó Podado (Pruned Node)?

Um nó podado é um nó completo que elimina dados antigos de blocos depois de os ter validado. Verifica cada bloco e transação tal como um nó completo. Mantém os blocos recentes e o conjunto de saídas de transação não gastas (UTXO set), porque precisa desse conjunto para verificar novas transações. Uma saída de transação não gasta é um montante de BTC registado na blockchain que ainda não foi gasto.

Um nó podado precisa de menos espaço em disco e serve apenas blocos recentes a outros nós, porque já não guarda os mais antigos.

O Que É um Cliente Leve (Light Client, Light Node ou Cliente SPV)?

Um cliente leve é um software que utiliza a rede Bitcoin sem descarregar e verificar cada bloco e transação. Também é chamado de cliente SPV, de verificação de pagamento simplificada (simplified payment verification), cliente fino (thin client), cliente leve (lightweight client), nó leve (lightweight node) ou nó leve (light node). A documentação de programadores do Bitcoin distingue-o de um nó, porque um cliente leve não retransmite blocos e transações nem os verifica a todos.

Um cliente leve descarrega cabeçalhos de blocos, que têm 80 bytes cada, e os dados necessários para verificar um pagamento. Para verificar um pagamento, um cliente leve pede a um nó completo um ramo de Merkle (Merkle branch), uma cadeia curta de hashes que liga uma transação ao bloco que a contém. Com o ramo e os cabeçalhos, um cliente leve consegue verificar que uma transação está incluída num bloco.

Um cliente leve não consegue verificar que a transação cumpre todas as regras, pelo que depende de nós completos para provas e da cadeia com mais trabalho acumulado, que é a cadeia que exigiria mais esforço para recriar. Este método funciona enquanto os participantes honestos controlarem a maior parte do poder computacional da rede, e um atacante que domine a rede poderia enganá-lo.

Tipo de nó	O que valida	O que armazena	De que depende
Nó completo	Cada bloco e cada transação, de acordo com as regras de consenso	A sua própria cadeia, composta apenas por blocos que validou	Não aceita a palavra de nenhum outro nó sobre se um bloco é válido
Nó podado	Cada bloco e cada transação, tal como um nó completo	Blocos recentes e o conjunto UTXO; os dados de blocos antigos são eliminados	Não aceita a palavra de nenhum outro nó sobre se um bloco é válido
Cliente leve (cliente SPV)	Que uma transação está incluída num bloco, mas não todas as regras	Cabeçalhos de blocos e os dados necessários para verificar um pagamento	Nós completos para provas, e a cadeia com mais trabalho acumulado

O Que Faz um Nó Completo com uma Transação e com um Bloco?

Um nó completo recebe transações e blocos dos seus pares e, tipicamente, faz o seguinte com cada um deles.

Quando chega uma transação, um nó completo passa pelas seguintes etapas:

1. As entradas (inputs) são verificadas. Cada entrada deve referir-se a uma saída ainda não gasta, e os seus dados, tipicamente uma assinatura digital, devem satisfazer a condição de gasto da saída que utiliza.
2. Os montantes são verificados, porque as saídas não podem somar mais do que as entradas.
3. O nó pode manter uma transação válida na sua mempool, a área de espera onde um nó guarda transações que ainda não estão num bloco, e transmiti-la aos seus pares. Se o fizer depende da política de retransmissão (relay policy) do nó, um conjunto de regras locais adicionais. Uma transação que falhe numa verificação é descartada.

Um exemplo prático com números fictícios ilustra a verificação dos montantes. Nele, duas transações, X e Y, gastam cada uma uma entrada de 0,5 BTC. A transação X envia 0,3 BTC ao destinatário e devolve 0,1999 BTC ao remetente como troco, que é a parte da entrada que o remetente não gasta no pagamento. A transação Y envia 0,3 BTC ao destinatário e devolve 0,2001 BTC como troco.

Transação (fictícia, não real)	Total de entradas (BTC)	Total de saídas (BTC)	Resultado desta verificação
X	0,5	0,4999	As saídas não excedem as entradas. A diferença de 0,0001 BTC é a taxa de transação. O nó avança para as suas outras verificações.
Y	0,5	0,5001	As saídas excedem as entradas em 0,0001 BTC. O nó rejeita a transação.

Os montantes neste exemplo são fictícios e não constituem uma recomendação de taxa, e um nó completo real também verifica se cada entrada ainda não foi gasta e se cada assinatura é válida, algo que o exemplo não demonstra.

Um bloco que chega de um par passa pelas seguintes verificações, entre outras:

1. A prova de trabalho (proof of work) é verificada. O hash do cabeçalho do bloco deve ser igual ou inferior ao alvo (target), um número definido pela rede, e a prova de trabalho é o esforço computacional que os mineradores gastam para encontrar esse hash.
2. A estrutura do bloco é verificada. A raiz de Merkle (Merkle root), um hash no cabeçalho calculado a partir das transações do bloco, deve corresponder a essas transações, e o peso do bloco (block weight), uma medida da sua dimensão, deve manter-se dentro do limite definido pelas regras de consenso.
3. As transações são verificadas. Todas as transações exceto a primeira devem passar pelas verificações de transação acima descritas. A primeira transação, chamada transação coinbase, não tem entrada para verificar, e não pode reivindicar mais do que o subsídio do bloco (block subsidy), o BTC recém-criado na recompensa de um bloco, mais as taxas de transação desse bloco.
4. Um bloco válido é adicionado à cadeia do nó. O nó, tipicamente, remove da sua mempool as transações que o bloco contém e anuncia o bloco aos seus pares.

Um nó completo rejeita um bloco que viole qualquer uma destas regras, como uma transação coinbase que reivindique mais do que o subsídio mais as taxas.

O subsídio do bloco é de 3,125 BTC por bloco em outubro de 2026, em vigor desde abril de 2024, e é reduzido para metade em cada halving.

Por Que Importa Que Cada Nó Completo Verifique as Regras por Conta Própria?

Um nó completo aplica as regras de consenso a cada bloco por conta própria. Não depende de um par, de um minerador ou de uma empresa para dizer que um bloco é válido.

Um nó completo só aplica uma alteração às regras de consenso se o seu operador executar software que contenha essa alteração. Após um soft fork, um tipo de alteração de regras, um nó que não foi atualizado continua a aceitar os mesmos blocos que os nós atualizados, desde que a maior parte do hashrate, o poder computacional combinado que os mineradores acrescentam à rede, aplique a nova regra, mas esse nó não verifica a nova regra por si próprio. Após um hard fork, outro tipo de alteração, um nó que não foi atualizado pode ficar incapaz de validar blocos criados segundo as regras mais recentes.

Os nós completos são concebidos para seguir a cadeia com mais trabalho acumulado. Uma parte que controle a maior parte do hashrate poderia reescrever blocos recentes. As regras que os nós completos aplicam continuam válidas nesse caso, pelo que um bloco que crie mais BTC do que as regras permitem, ou que gaste BTC sem uma assinatura válida, está concebido para ser rejeitado pelos nós que fazem a verificação.

Em Que Difere um Nó de um Minerador?

Um minerador e um nó desempenham funções diferentes. O bloco de um minerador é montado a partir de transações em espera, pelo minerador ou pela pool a que pertence, e o minerador despende esforço computacional na prova de trabalho. Um nó verifica o bloco terminado e as transações nele contidas, e o software de nó não faz mineração, a menos que o operador também execute software de mineração.

Um único operador pode minerar e executar um nó em simultâneo. Um minerador solo, que mina sozinho e não através de uma pool, utiliza tipicamente o software de um nó completo para obter transações em espera e para divulgar o bloco que encontra.

O Que Implica Executar um Nó?

Executar um nó completo significa executar software de nó, como o Bitcoin Core, que se liga a pares, descarrega a blockchain, verifica-a e continua a verificar cada novo bloco e transação à medida que chegam.

Um novo nó completo tem primeiro de descarregar e verificar cada bloco desde o primeiro bloco, chamado bloco génese (genesis block), até ao mais recente. Este processo de atualização chama-se download inicial de blocos (initial block download), e o tempo que demora depende do computador e da ligação.

Um nó completo precisa de espaço em disco para armazenar dados de blocos e de largura de banda para os descarregar e retransmitir. A documentação do próprio software indica os requisitos de hardware, os passos de configuração e os números de porta, e estes mudam à medida que a blockchain cresce e o software evolui.

Enviar e receber BTC não exige executar um nó, porque uma carteira pode funcionar como cliente leve e depender dos nós de outras pessoas.

O Que um Nó Não Faz?

Um nó Bitcoin não guarda o BTC de outras pessoas. A blockchain regista quais as saídas que existem, e as chaves privadas que permitem gastá-las são guardadas em carteiras. Uma chave privada é um número secreto que permite ao seu proprietário autorizar um gasto.

Um nó que aceita ou retransmite uma transação não a confirma. Uma transação fica confirmada quando um bloco a inclui, e as transações Bitcoin são concebidas para se tornarem mais difíceis de reverter a cada bloco adicionado depois desse. Até lá, uma transação não confirmada ainda pode ser substituída ou descartada.

No Bitcoin, o subsídio do bloco e as taxas de transação vão para o minerador cujo bloco é adicionado à cadeia, sendo a primeira transação desse bloco quem as recolhe.