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Ethereum-Archivierungsknoten

Letzte Änderung: @johannt(opens in a new tab), 18. Januar 2024

Ein Archivierungsknoten ist eine Instanz eines Ethereum-Clients, die für den Aufbau eines Archives aller vergangenen Zustände konfiguriert ist. Er ist ein hilfreiches Tool für bestimmte Anwendungsfälle, jedoch könnte der schwieriger zu betreiben sein als ein vollständiger Knoten.

Voraussetzungen

Sie sollten das Konzept eines Ethereum-Knotens, seines Aufbaus, seiner Synchronisierungsstrategien und wie man ihn betreibt und nutzt, verstehen.

Was ist ein Archivierungsknoten

Um die Bedeutung eines Archivierungsknotens zu verstehen, sollten wir zunächst das Konzept des Zustand klären. Ethereum kann als Transaktionsbasierte Zustandsmaschine bezeichnet werden. Er besteht aus Konten und Anwendungen, die Transaktion ausführen, die ihren Zustand ändern. Die globalen Daten mit Informationen über jeden Account und Vertrag, wird in einer Trie-Datenbank gespeichert, die sich Zustand nennt. Dies wird verwaltet durch den Client der Ausführungsebene und beinhaltet:

  • Guthaben und Nonce eines Kontos
  • Vertragscode und Speicher
  • Konsensbezogene Daten, z. B. Staking-Einzahlungsvertrag

Um mit dem Netzwerk interagieren sowie neue Blöcke produzieren und verifizieren zu können, müssen Ethereum-Clients mit den neuesten Änderungen (der Spitze der Blockchain) und daher mit dem aktuellen Zustand Schritt halten. Ein auf der Ausführungsebene bestehender Client, der als vollständiger Knoten konfiguriert ist, verifiziert und folgt dem neuesten Zustand des Netzwerks, speichert jedoch nur einige der letzten Zustände, z. B. den Zustand, der mit den letzten 128 Blöcken verbunden wird. Dadurch kann er mit Umlagerungen der Blockchain umgehen und schnellen Zugriff auf die letzten Daten bereitstellen. Den letzten Zustand brauchen alle Clients, um eingehende Transaktionen verifizieren und das Netzwerk nutzen zu können.

Man kann sich diesen Zustand als vorübergehenden Schnappschuss des Netzwerks an einem bestimmten Block und das Archiv als eine Wiederholung vom Verlauf des Netzwerks vorstellen.

Vergangene Zustände können sicher entfernt werden, da sie nicht für das Betreiben des Netzwerks erforderlich sind und es für die Clients unnötig wäre, veraltete Daten zu behalten. Zustände, die vor irgendeinem „letzten“ Block (z. B. 128 Blocks vor der Spitze) existiert haben, werden praktisch weggeworfen. Vollständige Knoten behalten nur vergangene Daten der Blockchain (Blöcke und Transaktionen) und gelegentliche vergangene Schnappschüsse, die sie nutzen können, um ältere Zustände bei Bedarf wiederherzustellen. Dies erfolgt, indem sie die letzten Transaktionen im EVM erneut ausführen, was rechnerisch angefordert werden kann, wenn der erwünschte Zustand weit vom nächsten Schnappschuss entfernt ist.

Dies bedeutet jedoch, dass der Zugang zu einem vergangenen Zustand eines vollständigen Knotens viel Rechenleistung erfordert. Der Klient muss möglicherweise alle vergangenen Transaktionen ausführen, um einen historischen Zustand seit Anfang zu berechnen. Archivierungsknoten lösen dies, indem sie nicht nur die letzten, sondern jeden einzelnen Zustand nach dem Erzeugen eines Blocks speichern. Es findet quasi einen Kompromiss, wobei mehr Speicherplatz erforderlich ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Netzwerk nicht von Archivierungsknoten abhängt, um vergangene Daten zu speichern und bereitzustellen. Wie oben erwähnt, können alle vergangenen Zustände auf einem vollständigen Knoten abgeleitet werden. Transaktionen werden auf jedem vollständigen Knoten (zur Zeit kleiner als 400 G) gespeichert und können so das gesamte Archiv wiedergeben.

Anwendungsfälle

Die normale Nutzung von Ethereum, wie das Senden von Transaktionen, das Bereitstellen von Verträgen, dem Verifizieren vom Konsens usw. erfordert keinen Zugang zu vergangenen Zuständen. Nutzer sollten nie einen Archivierungsknoten benötigen, um mit dem Netzwerk normal interagieren zu können.

Der größte Vorteil eines Zustandsarchivs ist der schnelle Zugang zu Abfragen über vergangene Zustände. Ein Archivierungsknoten würde zum Beispiel direkt Ergebnisse auf Abfragen wie die Folgenden liefern:

  • Was war der ETH-Kontostand von Account 0x1337... an Block 15537393?
  • Was war der Kontostand vom Token 0x in Vertrag 0x an Block 1920000?

Wie oben erklärt, müsste ein vollständiger Node diese Daten über die Ausführung von EVM generieren, was die CPU belastet und viel Zeit benötigt. Archivierungsknoten greifen darauf direkt über den Speicher zu und können direkt Antworten liefern. Diese Eigenschaft ist für bestimmte Teile der Infrastruktur nützlich, wie zum Beispiel:

  • Serviceanbieter wie Block-Explorer
  • Forscher
  • Sicherheitsanalysten
  • Dapp-Entwickler
  • Prüfung und Einhaltung von Regeln

Es gibt einige kostenlose Anbieter, die auch Zugang zu vergangenen Daten liefern. Da es anspruchsvoller ist, einen Archivierungsknoten zu betreiben, ist dieser Zugang oft limitiert und funktioniert nur für gelegentlichen Zugriff. Wenn Ihr Projekt durchgängigen Zugriff auf vergangene Daten benötigt, sollten Sie sich überlegen, selber einen Archivierungsknoten zu betreiben.

Implementierung und Nutzung

Archivierungsknoten bedeutet in diesem Kontext, dass dem Nutzer, dem Clients der Ausführungsebene gegenüberstehen, Daten zur Verfügung gestellt werden, während sie die Zustands-Datenbank verwalten und JSON-RPC Endpunkte bereitstellen. Konfigurationsoptionen, Synchronisierungszeit und die Größe der Datenbank können je nach Client variieren. Weitere Details finden Sie in der Client-Dokumentation.

Bevor Sie ihren eigenen Archivierungsknoten starten, sollten Sie die Unterschiede zwischen den Clients und vor allem den verschiedenen Hardwareanforderungen kennen. Die meisten Clients sind nicht für diese Funktion optimiert und ihre Archive benötigen über 12 TB Speicherplatz. Zum Vergleich: Implementierungen wie Erigon können dieselben Daten in weniger als 3 TB speichern, was sie zur effektivsten Art zum Betreiben eines Archivierungsknotens macht.

Empfohlene Verfahren

Abgesehen von den generellen Empfehlungen zum Betreiben einer Node kann eine Archivierungs-Node höhere Anforderungen an Hardware und Wartung stellen. In Anbetracht von Erigons Schlüsselfunktionen(opens in a new tab) ist der praktischste Ansatz, die Erigon-Client-Implementation zu verwenden.

Hardware

Versichern Sie sich immer, dass ihre Hardware alle Voraussetzungen für einen gegebenen Modus in der Dokumentation des Clients erfüllt. Die größte Voraussetzung für Archivierungsknoten ist dabei der Speicherplatz. Je nach Client variiert dieser von 3 TB bis 12 TB. Obwohl HDD als eine bessere Lösung für große Datenmengen gesehen werden kann, wird eine SSD für das kontinuierliche Synchronisieren und Aktualisieren der Blockchain-Spitze benötigt. SATA(opens in a new tab)-Datenträger sind ausreichend, jedoch sollten sie von zuverlässiger Qualität, also mindestens TLC(opens in a new tab) sein. Festplatten können in einen Desktop Computer oder einen Server mit genügend Slots eingebaut werden. Diese speziellen Geräte sind ideal, um Knoten mit hoher Verfügbarkeit zu betreiben. Es ist durchaus möglich, Archivierungsknoten auf einem Laptop zu betreiben. Die Portabilität erfordert jedoch zusätzliche Kosten.

Alle Daten müssen in einen einzigen Speicherort passen, deshalb müssen Festplatten beispielsweise mit RAID0(opens in a new tab) oder LVM(opens in a new tab) zusammengelegt werden. Es könnte sich auch lohnen, ZFS(opens in a new tab) zu nutzen, da es „Kopieren beim Schreiben“ (Copy-on-write) unterstützt. Dadurch wird sicherstellt, dass Daten korrekt auf die Festplatten geschrieben werden, ohne dass geringfügige Fehler entstehen.

Für mehr Stabilität und Sicherheit bei der Prävention gegen die Beschädigung der Datenbanken, besonders in einer professionellen Einrichtung, sollten sie sich überlegen ECC Speicher(opens in a new tab) zu verwenden, sollte Ihr System dies unterstützen. Die Größe des RAM sollte genauso groß wie für einen vollständigen Knoten sein. Mehr RAM kann jedoch dazu beitragen, die Synchronisierung zu beschleunigen.

Während der ersten Synchronisierung führen Clients im Archivierungsmodus jede Transaktion seit der Genesis aus. Die Ausführungsgeschwindigkeit ist vor allem limitiert durch die CPU, daher kann eine schnellere CPU dazu beitragen, die erste Synchronisierung zu beschleunigen. Bei einem durchschnittlichen Computer kann die erste Synchronisierung bis zu einem Monat dauern.

Weiterführende Informationen

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