Bitcoin Core

帕维尔卖书，也接受比特币付款。一位顾客向他展示手机上的付款凭证，但他想确认款项是否真的到账、交易是否已经进入有效区块。他可以查询公共区块浏览器，也可以使用连接自己节点的钱包。Bitcoin Core 就是运行这种节点的软件。这里的节点，是运行软件、独立检查 Bitcoin 规则的电脑；区块则是加入共同历史的一组交易。它从别人那里取得数据，却自己判断数据是否有效。帕维尔是一个示例人物：这里的意义，是用自己的核验代替单纯相信别人的显示结果。安装软件不会让他成为矿工，不会自动送给他 BTC，也不会赋予他撤销他人付款的能力。项目以 MIT 许可证公开源代码，允许人们在许可条件下研究、修改和分发。 [1] [16]

这两项工作很容易混淆，因为 Bitcoin Core 可以同时承担它们。节点检查历史和新区块；钱包追踪相关资金、生成地址并准备交易。如果钱包管理私钥，还能用私钥签名。私钥是一项秘密数据，钱包用它生成数字签名，授权花费对应的比特币。私钥本身不会发送给其他节点。不过，Core 完全可以不启用钱包。帕维尔可以用另一款兼容应用付款，让自己的节点提供经过核验的数据；某些连接方式还需要其他软件。仅仅运行 Core，并不会让所有其他钱包自动改用他的节点。几个程序名称有助于理解分工：bitcoin-qt 提供图形界面，bitcoind 在后台运行，bitcoin-cli 则向程序发送命令。 [12] [17]

新节点首先要追上历史进度，这叫 Initial Block Download，简称 IBD，即初始区块下载。在通常的同步过程中，它下载区块，检查区块之间的连接、矿工完成的工作以及交易规则。处理历史后，它建立自己的 chainstate，也就是尚未花费的交易输出 UTXO 的本地状态记录。交易输出规定一笔金额及其花费条件，例如需要提供的签名。在另一笔交易花费它之前，它会留在这份记录中。这不是姓名和银行账户的清单。速度取决于电脑、存储设备和网络，因此开始时较慢不一定是故障。帕维尔会先确认同步完成，再用节点核验当前付款。

这里需要一个准确的补充：在规定条件下，assumevalid 可以跳过很久以前的脚本检查，也就是对花费条件的检查；-assumevalid=0 会关闭这条捷径。另一项功能 AssumeUTXO 可以从经过检查的状态快照开始运行，同时在后台处理更早的历史。快照保存的是某个区块时点的 UTXO 状态。程序先把它的 hash，也就是数字指纹，与代码中的预期值比较；这并不意味着此前的全部历史已经完成独立核验。两者的假设不同，不能因此声称每次安装从一开始就完成了完全相同的检查。 [9] [10] [12] [17]

同步后，Core 继续从相连节点接收数据，这些连接对象称为 peers。它把接受的未确认交易保存在自己的 Mempool 中，可以把它理解为临时等候区。进入这里不等于获得区块确认，不同节点的等候区也可能不同。新区块到达后，Core 会检查它。在有效的候选链之间，它选择累计工作量最大的链，而不是按电脑投票数或仅按区块数量决定。因此，帕维尔会区分“我看到了付款”和“付款已经确认”。个人节点也不能保证交易立即被纳入区块，更不能消除链重组：另一条有效分支仍可能替换它此前跟踪的部分历史。 [16]

假设帕维尔的节点不把某笔未确认交易收入 Mempool。这并不自动意味着它永远不能出现在有效区块里。共识规则决定节点认可什么样的区块和花费；本地 relay policy，也就是转发策略，则进一步规定接受和转发哪些未确认交易，例如保护节点资源免受过载。这套策略不会以同样方式应用于收到的区块内部的交易；在那里，关键是符合共识规则。于是，Mempool 设置不同本身并不会把网络分裂开。理解这条界线，才能在阅读 Core 的争论时，不把每个设置变化都当成货币规则的改变。 [13]

Core 保存区块数据、节点状态，以及可能启用的钱包。Pruning 会在处理后删除较旧的区块文件及撤销其变化所需的数据，以节省空间。节点仍然核验新区块，只是不再随时拥有整个历史档案。因此，历史查询或重新扫描旧付款可能需要再次下载数据。索引是用来加快查询的辅助记录；例如 txindex 与 pruning 不兼容，应按节点实际用途选择。更重要的区别是：公共区块可以重新下载，丢失的私钥却不能从中恢复。Core 钱包需要单独、安全的备份。程序运行时，应使用备份功能，例如 backupwallet，而不是随手复制正在写入的数据库。 [11] [12]

帕维尔先访问官方网站，阅读所选版本的说明。SHA-256 校验和像是下载文件的指纹，可以发现文件与预期内容不一致。但它本身不会告诉你是谁公布了那个预期指纹，因此还要核验数字签名以及签名密钥的身份。如果攻击者同时提供恶意程序和自己的校验和，两者相符并不能阻止攻击。为了进一步核验，项目采用可复现构建：不同的人可以从相同源代码构建出相同文件，再比较结果。Guix 帮助统一构建环境。这加强了对软件来源的核验，但并不能证明代码不存在缺陷。 [8] [7]

Core 提供 JSON-RPC 接口，其他程序可以通过它控制 Core。它能查询节点状态、连接服务，但也可能根据钱包和权限允许操作资金。所以，不要把登录凭据交给自称来帮忙的人。这个接口本身不加密网络传输，也不是为暴露在公共互联网上设计的。连接其他 Bitcoin 节点，与向外开放这些控制功能，是两回事。对于本地访问，Core 还会使用 .cookie 文件中的临时凭据。远程管理应遵循文档，使用受保护的连接并限制访问。只是尝试运行节点，没有必要先把管理接口向全世界开放。 [14]

任何人都可以提出代码修改。其他贡献者会阅读、测试和讨论；仓库维护者，即 maintainers，可以合并被接受的修改。但这并没有给他们远程控制帕维尔节点的能力。运行什么软件，由节点运营者决定。不过，这个决定也不是一张能让个人改写所有人规则的选票：不兼容的修改可能让自己的节点与其他节点分离。Bitcoin Core 是规则的重要实现，而不是拥有整个网络的公司。因此，阅读公告时应区分提案、纳入源代码、发布版本和实际采用。这些步骤之间可能还有很长的路。 [15]

可以先运行节点，不在上面保存自己的私钥。帕维尔先核验文件和签名，等待 IBD 完成，再检查所用钱包确实从自己的节点取得数据。之后，他关注连接情况、区块进度和剩余空间。升级前阅读 release notes，也就是版本说明，了解变化和迁移要求；如果使用钱包，还要检查备份及恢复。排查问题时，诊断文件 debug.log 很有帮助，但不应未经考虑就公开。Pruning、索引和 RPC 设置应符合自己的用途，而不是照抄不理解的教程。个人节点应该是能理解的核验工具。第一次小额购买并不强制需要它，但当你想明白为何认可一笔付款时，它就很有意义。 [12] [14]