什么是以太坊网络节点?

和其他区块链一样，以太坊也有一个点对点网络协议。以太坊区块链数据库由众多连接到网络的节点来维护和更新。每个网络节点都运行着以太坊模拟机并执行相同的指令。

以太坊是由分散式节点所组成的网路架构，这些节点称为以太坊节点Ethereum Nodes或以太坊客户端。任何人只要有规格足够的电脑硬件设备都能够加入到以太坊网路中成为节点，贡献算力赚取区块挖矿奖励。截至 2020年5月，分布在全世界各地的以太坊节点总共约有 5756 个。

在当前的以太坊网路中，每个节点都是相互平等的，彼此间即时沟通同步区块资料及打包待出块的交易(挖矿)来维持以太坊区块链的运作。

以太坊节点所做的工作有：

接收交易：接收来自 DApp、钱包或其它节点的交易信息。

接收区块：从其它节点接收区块信息，同步至最新的区块高度。

验证：验证新的区块之正确性、验证待处理交易之有效性。

执行：处理交易，进行运算并更改状态值，打包成新区块。

挖矿：用电脑算力来计算 nonce 值，最先找到 nonce 值出块并广播的矿工可以获得区块奖励与所有交易之手续费(Gas)。

共识：通过共识机制达成全网帐本之一致性或区块重组(reorg)。

以太坊是不受任何人控制的，也不归任何人所有——它是一个开放源代码项目，由全球范围内的很多人共同创建。也正是这些分布在全球的数千个节点们不间断地工作维系了以太坊区块链的正常运作。

以太坊节点同步为什么这么慢?

同步以太坊节点，对于很多人来说都是非常痛苦的事情。每个和以太坊接触的人都对这点感觉很不爽。

目前以太坊钱包默认的同步模式，叫做快速同步。和从创世区块开始，重新处理所有的转账不同(这会需要好几个星期)，快速同步下载区块，然后只是验证和工作量证明相关的数据。下载所有区块是直截了当的，但是快速过程会相对快速地重新组成整个区块链。很多人错误地认为，因为他们有区块，所以在同步。

不幸地是，这不是问题的关键，因为没有任何转账被执行了(也就是说，为了验证区块链的有效性，没有转账进行)，所以我们没有任何账户的状态(也就是，余额，记录，智能合约代码以及数据)。这些需求被分开下载，而且会和最新的区块交叉检测。这个部分叫做状态前缀树的下载，而且它实际上和区块下载同时运行;同时它比下载区块要花费更长的时间。

所以，什么是状态前缀树?在以太坊主网中，有无数的账户，这些会追踪每个用户的余额，数据等等，这些账户本身是不足够去运行节点，他们需要和每个区块进行加密连接，从而节点能够验证账户没有被欺诈。这个加密连接是通过在账户上创建树状的数据结构来完成的，每个层级都和下面的层级连接，然后和更小的层级连接，直到你达到单个根数据。这种庞大的数据结构包含了所有账户和中间的加密证明，被称为状态前缀树。

那么为什么要提出这个问题?这种树状的数据结构是几百万个很小的加密证明相连接的、为了获得同步节点，你需要下载所有账户的数据，同时这些加密证明也会验证网络中没有任何东西尝试去欺骗你。这本身已经是非常夸张的数据了。它变得更加混乱的部分是这个数据不断地变化：每个区块(15秒)，大约有1000个节点会从树状结构中删除，然后大约有2000个新节点会添加。这意味着需要同步数据库的节点正在以每秒200次的速度改变。最差的部分是让你在同步的时候，网络还在往前推进，并且你开始下载的状态也许会在你下载的时候小时，所以你的节点需要一直跟着网络进行，同时还需要获得所有最近的数据。但是当你实际上获得所有数据的时候，你的本地节点不能使用，因为它不能加密证明任何账户的任何信息。

如果你看到主网后面有64个区块，你还没有完全同步，甚至还差的很远。你只是完成了区块下载的部分，仍然在进行状态的下载。你可以通过无穷无尽的Imported state entries [...] ，来看到你自己的状态。当你的节点在线之前，你也需要等到它们出来。

Q:节点只是取决于输入的状态?

A: 节点不会暂停，它只是不会提前知道整个状态前缀树有多大，所以它会一直进行直到发现和下载了整个数据。

原因是以太坊区块中只有状态根部，根节点的单个哈希。当节点开始同步，它会完全直到1个节点，并且尝试下载。那个节点，可以对标高达16个新节点，并且尝试下载那些。随着我们继续进行下载，大多数的节点会和新的节点对标，而且我们那时候还不知道它们。这就是为什么你需要想想，为什么它会卡在同样的数字。随着时间，节点是在发现和下载树状数据。

Q: 我卡在了主网后的64个区块?

A: 就像上面解释的，你不是卡主了，是刚刚完成了区块下载阶段，正在等待状态下载完成。这部分花费的时间，比下载区块要长很多。

Q:为什么下载状态需要花费这么长时间，我有很高的带宽?

A: 状态同步是受制于磁盘输入输出，而不是带宽。

以太坊的状态前缀树包含了几百万个节点，大多数会是按照单个哈希对应至多16个其他哈希。在磁盘上，这是很恐怖的存储方式，因为其中几乎没有结构，只是随机的数字来反应甚至更多的随机数字。这会让底层数据库变得混乱，因为它不能优化存储以及使用任何有意义的方式来寻找数据。

不仅存储数据是非常不理想的，而且由于每秒200次的改变以及对过去数据的修改，我们甚至不能下载，这是一个正确的预处理方法，使它更快地导入，而底层数据库不太多。最终的结果甚至是快速的更新导致很高的磁盘输入输出费用，这对于机械硬盘来说，是非常大的挑战。

Q:这么说，我不能用硬盘驱动器来运行全节点?

A: 很不幸地是，确实不可以。在硬盘驱动器上进行快速同步，比起你等待目前的数据，会花费更多时间。尽管你确实等待了，硬盘驱动器也不能跟上主网转账处理的读写需求。

但是，你应该能够使用硬盘驱动器在轻客户端使用，因为会最小化对系统资源的影响。如果你想要运行全节点，那么固态硬盘就是唯一的选择。