比特币搭建自己节点 比特币节点是什么

一、比特币矿池的协议stratum

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getblocktemplate协议诞生于2012年中叶，此时矿池已经出现。矿池采用getblocktemplate协议与节点客户端交互，采用stratum协议与矿工交互，这是最典型的矿池搭建模式。

与getwork相比，getblocktemplate协议最大的不同点是：getblocktemplate协议让矿工自行构造区块。如此一来，节点和挖矿完全分离。对于getwork来说，区块链是黑暗的，getwork对区块链一无所知，他只知道修改data字段的4个字节。对于getblocktemplate来说，整个区块链是透明的，getblocktemplate掌握区块链上与挖矿有关的所有信息，包括待确认交易池，getblocktemplate可以自己选择包含进区块的交易。

挖矿有两种方式，一种叫SOLO挖矿，另一种是去矿池挖矿。前文所述的在节点客户端直接启动CPU挖矿，以及依靠getwork+cgminer驱动显卡直接连接节点客户端挖矿，都是SOLO挖矿，SOLO好比自己独资买彩票，不轻易中奖，中奖则收益全部归自己所有。去矿池挖矿好比合买彩票，大家一起出钱，能买一堆彩票，中奖后按出资比率分配收益。理论上，矿机可以借助getblocktemplate协议链接节点客户端SOLO挖矿，但其实早已没有矿工会那么做，在写这篇文章时，比特币全网算力1600P+，而当前最先进的矿机算力10T左右，如此算来，单台矿机SOLO挖到一个块的概率不到16万分之一，矿工（人）投入真金白银购买矿机、交付电费，不会做风险那么高的投资，显然投入矿池抱团挖矿以降低风险，获得稳定收益更加适合。因此矿池的出现是必然，也不可消除，无论是否破坏系统的去中心化原则。

矿池的核心工作是给矿工分配任务，统计工作量并分发收益。矿池将区块难度分成很多难度更小的任务下发给矿工计算，矿工完成一个任务后将工作量提交给矿池，叫提交一个share。假如全网区块难度要求Hash运算结果的前70个比特位都是0，那么矿池给矿工分配的任务可能只要求前30位是0（根据矿工算力调节），矿工完成指定难度任务后上交share，矿池再检测在满足前30位为0的基础上，看看是否碰巧前70位都是0。

矿池会根据每个矿工的算力情况分配不同难度的任务，矿池是如何判断矿工算力大小以分配合适的任务难度呢？调节思路和比特币区块难度一样，矿池需要借助矿工的share率，矿池希望给每个矿工分配的任务都足够让矿工运算一定时间，比如说1秒，如果矿工在一秒之内完成了几次任务，说明矿池当前给到的难度低了，需要调高，反之。如此下来，经过一段时间调节，矿池能给矿工分配合理难度，并计算出矿工的算力。

矿池通过getblocktemplate协议与网络节点交互，以获得区块链的最新信息，通过stratum协议与矿工交互。此外，为了让之前用getwork协议挖矿的软件也可以连接到矿池挖矿，矿池一般也支持getwork协议，通过阶层挖矿代理机制实现（Stratum mining proxy）。须知在矿池刚出现时，显卡挖矿还是主力，getwork用起来非常方便，另外早期的FPGA矿机有些是用getwork实现的，stratum与矿池采用TCP方式通信，数据使用JSON封装格式。

先来说一下getblocktemplate遗留下来的几个问题：

矿工驱动：在getblocktemplate协议里，依然是由矿工主动通过HTTP方式调用RPC接口向节点申请挖矿数据，这就意味着，网络最新区块的变动无法及时告知矿工，造成算力损失。

数据负载：如上所述，如今正常的一次getblocktemplate调用节点都会反馈回1.5M左右的数据，其中主要数据是交易列表，矿工与矿池需频繁交互数据，显然不能每次分配工作都要给矿工附带那么多信息。再者巨大的内存需求将大大影响矿机性能，增加成本。

Stratum协议彻底解决了以上问题。

Stratum协议采用主动分配任务的方式，也就是说，矿池任何时候都可以给矿工指派新任务，对于矿工来说，如果收到矿池指派的新任务，应立即无条件转向新任务；矿工也可以主动跟矿池申请新任务。

现在最核心的问题是如何让矿工获得更大的搜索空间，如果参照getwork协议，仅仅给矿工可以改变nNonce和nTime字段，则交互的数据量很少，但这点搜索空间肯定是不够的。想增加搜索空间，只能在hashMerkleroot下功夫，如果让矿工自己构造coinbase，那么搜索空间的问题将迎刃而解，但代价是必要要把区块包含的所有交易都交给矿工，矿工才能构造交易列表的Merkleroot，这对于矿工来说压力更大，对于矿池带宽要求也更高。

Stratum协议巧妙解决了这个问题，成功实现既可以给矿工增加足够的搜索空间，又只需要交互很少的数据量，这也是Stratum协议最具创新的地方。

再来回顾一下区块头的6个字段80字节，这个很关键，nVersion，nBits，hashPrevBlock这3个字段是固定的，nNonce，nTime这两个字段是矿工现在就可以改变的。增加搜索空间只能从hashMerkleroot下手，这个绕不过去。Stratum协议让矿工自己构造coinbase交易，coinbase的scriptSig字段有很多字节可以让矿工自由填充，而coinbase的改动意味着hashMerkleroot的改变。从coinbase构造hashMerkleroot无需全部交易，

如上图所示，假如区块将包含13笔交易，矿池先对这13笔交易进行处理，最后只要把图中的4个黑点（Hash值）交付给矿工，同时将构造coinbase需要的信息交付给矿工，矿工就可以自己构造hashMerkleroot（图中的绿点都是矿工自行计算获得，两两合并Hash时，规定下一个黑点代表的hash值总是放在右边）

。按照这种方式，假如区块包含N笔交易，矿池可以浓缩成log2(N)个hash值交付给矿工，这大大降低了矿池和矿工交互的数据量。

Stratum协议严格规定了矿工和矿池交互的接口数据结构和交互逻辑，具体如下：

1.矿工订阅任务

启动挖矿机器，使用mining.subscribe方法链接矿池

返回数据很重要，矿工需本地记录，在整个挖矿过程中都用到，其中：

Extranonce1，和 Extranonce2对于挖矿很重要，增加的搜索空间就在这里，现在，我们至少有了8个字节的搜索空间，即nNonce的4个字节，以及 Extranonce2的4个字节。

2.矿池授权

在矿池注册一个账号，添加矿工，矿池允许每个账号任意添加矿工数，并取不同名字以区分。矿工使用mining.authorize方法申请授权，只有被矿池授权的矿工才能收到矿池指派任务。

3.矿池分配任务

以上每个字段信息都是必不可少，其中：

有了以上信息，再加上之前拿到的Extranonce1和Extranonce2_size，就可以挖矿了。

4.挖矿

1)构造coinbase交易

用到的信息包括Coinb1, Extranonce1, Extranonce2_size以及Coinb2，构造很简单：

为啥可以这样，因为矿池帮矿工做了很多工作，矿池已经构建了coinbase交易，系列化后在指定位置分割成coinb1和coinb2，coinb1和coinb2包含指定信息，比如coinb1包含区块高度，coinb2包含了矿工的收益地址和收益额等信息，但是这些信息对于矿工来说无关紧要，矿工挖矿的地方只是Extranonce2的4个字节。另外Extranonce1是矿池写入区块的指定信息，一般来说，每个矿池会写入自己矿池的信息，比如矿池名字或者域名，我们就是根据这个信息统计每个矿池在全网的算力比重。

2)构建Merkleroot

利用coinbase和merkle_branch，按照上图方式构造hashMerkleroot字段。

3)构建区块头

填充余下的5个字段，现在，矿池可以在nNonce和Extranonce2里搜索进行挖矿，如果嫌搜索空间还不够，只要增加Extranonce2_size为多几个字节就可轻而易举解决。

5.矿工提交工作量

当矿工找到一个符合难度的shares时，提交给矿池，提交的信息量很少，都是必不可少的字段：

矿池拿到以上5个字段后，首先根据任务号ID找出之前分配任务前存储的信息（主要是构建的coinbase交易以及包含的交易列表等），然后重构区块，再验证shares难度，对于符合难度要求的shares，再检测是否符合全网难度。

6.矿池给矿工调节难度

矿池记录每个矿工的难度，并根据shares率不断调节以指定合适难度。矿池可以随时通过mining.set_difficulty方法给矿工发消息另其改变难度。

如上，Stratum协议核心理念基本解析清楚，在getblocktemplate协议和Stratum协议的配合下，矿池终于可以大声的对矿工说，让算力来的更猛烈些吧。

二、手把手教你搭建比特币卫星接收节点

原文：

比特币区块链实际上是一个账本，所以需要将全部交易信息包含在账本内，从而体现每个比特币的所有权。账本需要在节点之间相互广播，以达到分布式备份账本的目的，这是比特币的关键特征。目前，节点广播几乎完全依赖互联网，这给比特币带来了潜在的「单点故障」问题，降低了整个网络的稳健性和安全性。

例如，海底光缆出现故障，或受政策影响的针对性断网都可能导致大范围的网络断连，从而影响该地区比特币节点的同步，损害比特币的可用性。

同步卫星的出现，减少了比特币对互联网的依赖，使节点同步可以通过接收卫星信号的形式完成。只需要一个卫星天线和一个接收器，就可以接收从卫星传来的区块数据，保持节点同步。同时，这也降低了运行节点的成本，在某些欠发达地区，网络连接费用高昂，使用卫星同步区块数据可以省下网费，让更多人有机会运行节点，从而提高比特币的覆盖率。

国外早有大神自制了卫星接收节点，本文将其整理成简略教程，供大家参考。

首先调节三脚架高低。

然后将卫星盘连接到三脚架上，并调节方位和高低。

然后将高频头安装到高频头支架上。

如果一切顺利，你的卫星天线应该是这样的。

使用 F转接头将 SDR连接到高频头电源上，然后使用同轴电缆将高频头也连接到电源上。连接前需要确认电源与 SDR是匹配的，否则错误的电源将损坏 SDR。

Blockstream为所需软件提供了预建的二进制文件。

打开「终端」后，输入

回车输入密码，密码是安装时设置的。然后可以看到待更新列表，输入 y，回车。

升级结束后，重启。

在「终端」中，输入

回车后屏幕出现 Is this ok [y/N]，输入 y，回车。

完成后，将 Blockstream Satellite在 Github的库克隆到本地，创建一个项目。

首先要创建卫星接收器，输入如下命令：

安装好后开始克隆 Github库

去刚才克隆好的文件夹

现在我们已经准备好所有 gr-framer GNUradio模组需要的软件了，开始执行安装脚本：

输入密码

创建 gr-framers

恭喜，你已经安装了 gr-framers GNUradio！

现在开始执行 Blockstream GNUradio安装脚本：

创建 Blockstream模组

现在已经安装好 Blockstream模组了。

我们需要设置 PYTHONPATH和 LD_LIBRARY_PATH，来让接收器正常工作：

到这里，所有关于 GNUradio的设置都已经完成了！

安装相关软件：

安装 FIBRE相关软件

现在，克隆 FIBRE库：

然后去克隆的文件夹：

开始创建：

现在创建 FIBRE

（此处可以添加-jn来加速编译，其中 n是 cpu核心数。如果你是四核处理器，就输入命令 make-j4）

已完成创建

完成后，开始安装：

FIBRE安装好了

FIBRE已经安装好了！你现在可以开始同步，或者将已经同步好的节点复制过来。

到此为止，你已经准备好前期工作，下面开始对齐卫星盘。

Blockstream目前有 5颗卫星，确定你所在地区被哪一颗所覆盖。

可在 Blockstram官网查询：

本文选择的是 Galaxy 18卫星。

官网也有对齐工具，你可以输入你的地址或经纬度，它会告诉你如何调整天线的高度、方位和极性。这里是对齐工具。

为了得到一个 Galaxy 18大概的可视化方位，我用了 SatellitePointer这个 App。

确保在视线的 30度之内没有建筑、树、或其他遮挡物。理想的视线是这样的：

视线越好，你接收的信号也就越好。

当你已经确定好卫星盘的摆放地点，你可以开始设置方位和高度。

信号质量与高度角密切相关，所以把高度角调节得越准确越好。

当你觉得高度已经调好了，就可以开始设置高频头的方位了。

设置高频头极性有点难办。我用了 SatellitePointer这个 App来帮助设置。我把手机的顶边贴近高频头底部的平边（图中红线处），然后看 App中的指示：

虽然高频头上也有角度器，但是我觉得 App更方便。

在启动接收器之前，你需要确定卫星的频率，并将其输入 rx_gui.py文件。之前的教程里已经说过如何查询频率了。我使用的 Galaxy 18卫星的频率是 12022.85 MHz。

要计算输入到 rx_gui.py的频率，需要用卫星频率减去你高频头的 LO频率。本文使用的高频头 LO频率为 10750 MHz，因此最后的结果是 1272.85 MHz。

需要将 MHz转化为 Hz，最后结果是 1272850000 Hz。

现在你可以将频率和增益（设为 40即可）写入文件中，然后运行。

rx_gui.py文件在 Blockstream库的 satellite/grc文件夹中。

当你运行 rx_gui.py时，会弹出一个窗口。我们需要用到 FLL In这个选项卡。

图形显示波动很大，刷新很快。要解决这个问题，你可以设置一下 average参数，设为 15即可。

缓慢地左右旋转卫星盘，观察 FLL In的变化。我同样用了之前的 App来帮助寻找方位。

如果你成功了，你会看到如下所示的图表。

现在你需要调整方位（左右）、高度（上下）和高频头的极性，来让信号更好。最后会得到如下所示的图表。

要确认你的信号是好的，你可以到 Abs PMF Out选项卡，看一下有没有峰值。

你也可以到 Costas Sym Out选项卡去看散点图。

最后，「终端」会显示：

恭喜！你成功对齐了卫星盘！

输入指令：

可以在 debug.log文件中看到有没有成功接收区块，如果你看到如下的信息：

那么就已经成功了！

现在，你可以断网，试着只通过卫星来接收区块。

三、比特币节点是什么

比特币是一种点对点的电子系统，直接来说是节点对节点。每笔交易由发起方向周围的节点进行广播，节点收到之后，广播给自己周围的节点，并将节点扩散至全网。每一个比特币钱包都是一个节点，拥有完整区块链账本的节点叫全节点。

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应答时间：2021-08-13，最新业务变化请以平安银行官网公布为准。

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