什么是区块链 RPC 节点 - 你需要了解的一切

了解区块链 RPC 节点：它们是什么，它们是如何工作的，它们的类型、关键功能、提供商和安全考虑，在这份详细指南中。

曾经想过一个加密钱包是如何魔法般地与遍布全球数千台计算机的区块链网络进行对话的吗？

在这篇文章中，你将了解关于区块链 RPC 节点的一切，关键功能、类型和提供商。

首先，让我们了解一下 RPC 的意思以及什么是 RPC 协议。

什么是 RPC 协议，RPC 代表什么？

远程过程调用（Remote Procedure Call，RPC）是一种协议，允许应用程序向其他计算机上的程序请求服务，例如登录验证、文件下载或数据库查询。

RPC 允许一个程序（客户端）与另一个程序（服务器）进行通信并执行代码。当客户端发出 RPC 调用时，请求通过网络传送到 RPC 服务器，服务器处理请求并返回响应。

这与区块链有什么关系？

RPC 区块链节点解释

什么是 RPC 节点？

在像 区块链 这样的分布式系统中，RPC 节点是提供与网络交互的接口的服务器。它允许去中心化应用程序（ dApps）及其他客户端通过一个或多个节点与区块链通信，查询区块链数据并发送交易。

RPC 节点与验证节点

RPC 节点 提供数据访问和提交交易的访问。另一方面，验证节点 参与共识和区块验证，对于维护 区块链状态 尤其是基于权益证明（proof-of-stake）网络至关重要。一个节点可以 同时 是一个验证节点和一个 RPC 节点，它也可以只是一个 RPC 节点或一个验证节点。

复杂化的是，不同网络之间的命名约定也有所不同。

比特币和以太坊的节点类型

比特币和以太坊节点对于维护其各自的区块链网络至关重要。每种类型都有根据它们的体系结构量身定制的独特节点类型，提供不同的功能和资源需求。

比特币节点

1. 完整节点：验证交易和区块，存储区块链的完整历史和状态，并将数据转发到网络。
2. 存档节点：完整节点的一个子集，它们也接受传入连接并将旧区块上传到网络上的其他节点。
3. 矿工节点：解决密码学难题以创建新块并保护网络。完整节点也可以是矿工节点，矿工节点必须至少是一个完整节点。
4. 简化节点：功能类似于完整节点，但通过在验证后删除较旧的区块链数据来节省存储。
5. 轻节点：使用简化支付验证（SPV）来验证交易，依赖完整节点获取数据。

以太坊节点

1. 完整节点：验证区块和状态，存储最近的区块链数据，并能按需重建旧状态。与比特币完整节点不同，它们不必维护整个区块链的历史。
2. 存档节点：保留区块链的所有历史，使其在分析和查询历史数据时非常有价值。
3. 轻节点：仅下载区块头，并从完整节点请求额外数据，从而支持高效参与，且不需要高资源需求。

虽然比特币的“完整节点”与以太坊的“存档节点”相类似，但以太坊的“完整节点”定期修剪数据，更接近比特币的“简化节点”。两个网络提供多样的选项，以满足用户的不同需求和技术能力。

RPC 节点组件

每个 RPC 节点由不同的组件组成，有些是标准的，有些则取决于提供商（关于提供商的更多信息稍后将介绍）：

请求解码器：它解释和验证传入请求，提取关键细节并对其进行标准化以进行处理。它确保内部处理的格式正确。

路由器：它在 RPC 节点内指引所有传入请求，优化其与核心引擎的通信路径。因此，它确保响应到达正确的客户端。

示例：Libp2p，Polkadot 的消息队列

响应编码器：将处理结果格式化、压缩，并最终化为可读输出（例如 JSON 或 XML）。然后将响应发送到客户端处理程序以进行交付。

示例解码器 / 编码器：以太坊 - JSON-RPC 服务器，比特币 - JSON-RPC 服务器（比特币核心）

该图展示了请求到响应的完整旅程，显示了 RPC 节点是如何从客户端处理程序移动到响应编码器的。核心引擎位于此流程的外部（尽管为清晰起见，图形中的线通过它）。

区块链 RPC 节点的关键功能

客户访问 RPC 节点以：

1. 接受来自 client 的 RPC 调用，例如 dApps、加密钱包、开发工具、框架和后端服务。然后，执行请求，例如获取账户余额、检索区块信息、读取 智能合约 数据以及提交交易。
2. 验证数据，通过检查其本地副本的区块链。它们还运行计算，管理请求队列，并验证输入和参数。
3. 返回相关信息，如账户余额和历史、区块和交易历史详细信息以及智能合约状态。RPC 还提供交易状态更新和 Gas 估算。
4. 启用智能合约交互，通过读取合约状态。RPC 还执行查看函数、部署新合约、处理合约交易并检索事件日志。因此，RPC 节点支持智能合约部署、合同功能调用、状态查询、事件监控和分析。
5. 广播交易，通过验证格式、检查有效性、广播到其他网络节点、跟踪交易状态并返回确认详细信息。

我们已经覆盖了 RPC 节点的工作原理，现在是时候探索开发人员是如何使用它们的。

RPC 端点和 API 的类型

RPC 端点是应用程序发送 RPC 请求与区块链交互的 URL 或地址。以下是以太坊 RPC 端点的一个示例 URL：https://ethereum-rpc.publicnode.com/

这些端点接受特定的应用程序接口（API）方法，与不同的区块链操作相对应。这些方法遵循标准格式，使开发人员能够在不同的 RPC 提供商之间轻松构建应用程序。标准的 以太坊 JSON-RPC API 方法包括：

• eth_getBalance
• eth_sendTransaction
• eth_call
• eth_getBlockByNumber
• eth_getTransactionReceipt

然而，理解 RPC 方法仅是故事的一半。可靠的区块链应用必须能够处理在 RPC 交互中可能出现的错误。

常见的 RPC 错误包括：

• RPC 服务器不可用：当 RPC 节点宕机或过载时发生，通常在高峰网络拥堵期间。这需要后备 RPC 提供商，因为它对应用程序的可靠性至关重要。
• 错误：无效的 JSON-RPC 请求：可能是由 API 调用结构不当、参数类型错误、缺少字段或方法名称不正确引起的。通常这是开发者的错误。
• 速率限制错误在免费服务的情况下很常见，当用户超过 RPC 提供商限额时发生。这需要在每个单位时间内限制请求发送，或者升级服务计划。
• 超时问题：当长时间运行的查询超出时间限制时发生。这种情况也会因网络拥堵导致延迟，因此需要重试机制。
• 连接问题是由于网络连接问题引起的。通常，这需要基础设施级别的解决方案。

在对 RPC 端点及其功能有了良好的理解之后，我们现在可以探索不同的类型和提供商。

RPC 端点类型和提供商

公共节点 提供对区块链网络的免费、开放访问。任何人都可以在没有身份验证的情况下连接，因此非常适合测试和开发。然而，它们通常有严格的速率限制，并且在网络拥堵时可能不可靠。

以太坊和其他区块链基金会维护公共节点，但它们不适合生产应用程序。

提供商：Chainstack，Ankr

私有 RPC 节点 是组织为自己运行的自托管 RPC 端点。它们完全控制基础设施和配置，但需要相当高的技术专业知识和资源。大型加密玩家如 Coinbase 和 Binance 运行自己的节点，以确保服务的可靠性。

托管 RPC 服务 处理所有节点操作，提供高可用性和可靠性。它们提供具有不同速率限制和功能的多个服务级别。这些服务屏蔽了基础设施的复杂性，并提供额外的监控和分析工具。它们在需要可靠区块链访问的 dApp 开发者和企业中很受欢迎。

提供商：Infura，Alchemy，QuickNode

专用（托管）RPC 节点 是为单个客户端提供独占资源访问的端点。与共享节点不同，它们提供保证的资源和更高的速率限制。它们非常适合需要一致性能的高流量应用程序。这些节点提供比共享服务更好的性能，但成本更高。

提供商：BlockDaemon，GetBlock

存档 RPC 节点 保持区块链的完整记录，允许查询任何历史块状态。它们需要大量存储，对于分析历史数据的应用至关重要。虽然成本高昂，但存档节点对于区块链浏览器和分析平台等应用至关重要。

提供商：QuickNode，Alchemy

然而，尽管有这些选择，仍然有一些开发者选择运行自己的节点。

运行自己的 RPC 节点

需要完全控制配置的开发者和 Web3 团队可能会考虑运行自己的 RPC 节点。管理它们需要足够的存储空间、充足的 RAM、可靠的互联网连接、大量处理能力和定期维护。

考虑运行 RPC 节点的利弊：

优点：完全控制、不依赖第三方、增强隐私、提高安全性、直接网络访问

缺点：硬件成本、必要的技术专业知识、维护开销、资源消耗、同步时间

无论你选择运行自己的节点还是依赖提供商，你的 RPC 节点都必须是安全的。

区块链 RPC 节点的安全考虑

RPC 节点面临独特的 安全 挑战，因为它们：

• 充当去中心化网络的集中访问点
• 处理敏感的区块链操作
• 处理大量请求
• 与多个客户端保持连接
• 存储 API 密钥和凭证

然而，它们的安全需求取决于它们的操作模式——私有或托管。

私有 RPC 节点

运营私有 RPC 节点需要确保节点本身的安全并限制访问。关键措施包括：

• 防火墙和加密以保护 against unauthorized access（未经授权的访问）。
• 访问控制使用 API 密钥和身份验证。
• 定期更新和 补丁。
• 资源管理以监控 CPU、内存和存储使用。

托管 RPC 服务

托管服务面临更广泛的挑战，从复杂攻击到多租户漏洞，包括：

1. 免费合约执行攻击：利用免费的 eth_call 操作过载资源。
2. 负载均衡漏洞：针对具有可预测流量模式的特定后端节点。
3. 资源耗尽：触发操作强迫资源密集型任务完成。

缓解策略

对于私有节点：应用强访问控制、监控使用情况并强制执行资源限制。

对于托管服务：引入随机请求路由、要求安全押金，并部署异常检测。尽可能使资源密集型操作可以中断。

通过针对性的策略解决这些挑战，你可以增强 RPC 节点在任何部署场景中的安全性和韧性。

结论

RPC（远程过程调用）节点将 dApps 与区块链连接。它们执行交易、查询数据并与智能合约交互。

提供商提供各种 RPC 节点，从免费的公共节点到安全的私有节点。运行自己的节点使你获得完全控制，但需要技术专业知识和资源。改进架构、实施智能保护系统和进行技术改进的解决方案旨在使 RPC 节点更安全。

• 原文链接： cyfrin.io/blog/blockchai...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～

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