# 前言 節點之間要組成一個P2P網絡，又沒有中心化節點，這些節點之間在P2P網絡中進行信息傳播，涉及到節點之間的連接管理、 地址管理、Peer節點的管理和Peer之間同步區塊的協議等，參考比特幣區塊鏈的網絡設計： * btcd/peer：實現了P2P網絡中Peer之間維持連接及收發wire協議消息的機制。 * btcd/wire：實現Bitcoin網絡協議，定義理論Peers之間的協議消息，消息格式及包的封裝和解析等。 * btcd/connmgr：管理Peer節點之間的TCP連接，包括監聽本地端口等待其他節點連接和主動連接Peer節點等。 * btcd/addrmgr：收集、存儲Bitcoin網絡上的節點的地址，隨機從地址集中選擇路由可達的地址建立Peer連接，這些地址包括IPv4,IPv6及洋蔥地址（onion address）等。 * netsync：同步管理器，用于統一處理各個節點發送和接收到的數據，以便同步區塊鏈和同步交易。 * btcd/server.go：btcd節點啟動后執行的主要入口，定義了server及serverPeer類型，負責初始化和啟動connmgr，addrmgr，以及響應Peer的協議消息等。 與比特幣區塊鏈不同，我們不使用洋蔥網絡協議，而是使用libp2p作為網絡協議。另外，本項目會先基于libp2p進行基本功能實現，并考慮DDOS攻擊和釣魚攻擊的風險規避。 暫時不考慮實現SPV節點，而假定每一個節點都是全節點，關注點在三個區塊鏈網絡核心功能上： 1. 發現節點； 2. 同步區塊； 2. 發布交易； 3. 挖礦（交易上鏈） # 發現節點 比特幣通過dns seed幫助節點發現其它節點，dns seed數據是硬編碼到項目中的。 為了能夠加入到比特幣網絡，區塊鏈客戶端會做一下幾件事情： a、節點會記住它最近成功連接的網絡節點，當重新啟動后它可以迅速與先前的對等節點網絡重新建立連接。 b、節點會在失去已有連接時嘗試發現新節點。 c、當建立一個或多個連接后，節點將一條包含自身IP地址消息發送給其相鄰節點。相鄰節點再將此消息依次轉發給它們各自的相鄰節點，從而保證節點信息被多個節點所接收、保證連接更穩定。 d、新接入的節點可以向它的相鄰節點發送獲取地址getaddr消息，要求它們返回其已知對等節點的IP地址列表。節點可以找到需連接到的對等節點。 e、在節點啟動時，可以給節點指定一個正活躍節點IP, 如果沒有，客戶端也維持一個列表，列出了那些長期穩定運行的節點。這樣的節點也被稱為種子節點（其實和BT下載的種子文件道理是一樣的），就可以通過種子節點來快速發現網絡中的其他節點。 1、新節點自舉，連接到區塊鏈網絡 區塊鏈的核心部分維護一個在啟動時可以連接的對等節點列表，并被硬編碼到項目中。當一個新的節點第一次啟動時，它必須被自舉(bootstrapped)到網絡。使用選項-dnsseed定義這種自舉行為，默認的設置是1。**dns**請求命令返回一個可連接的IP地址列表。任何一個節點均可從那里可以連接到整個區塊鏈網絡。 自舉過程完成后，節點向其對等節點發送一個包含其自身IP地址的**addr**消息。其對等的每個節點向它們自己的對等節點轉發這個信息，以便進一步擴大連接池。 通過**getpeerinfo**命令可以查看某個節點所連接的對等節點及相關的數據。 小結： 這里涉及到3個命令需要實現： （1）dns -dnsseed，默認值為1 （2）addr （3）getpeerinfo -address 節點地址 # 連接到對等節點 節點通過發送version消息連接到一個對等節點。消息version 包含了節點的版本信息、塊信息和距離遠程節點的時間。一旦這個消息被對等節點收到，它必須回復一個verack。如果它愿意建立對等關系，它將發送自己的version消息。 一旦建立對等關系，節點可以向遠程節點發送getaddr和addr消息來獲得其它的對等節點信息。為了維持與對等節點的連接，節點默認情況下每30分鐘內會給對等節點至少發送一次信息。如果超過90分鐘沒有收到回復，節點會認為連接已經斷開。 這里需要實現1個新命令： （1）version # 塊廣播 在與對等節點建立連接后，雙方互發包含最新塊哈希值的getblocks消息。如果某個節點堅信其擁有最新的塊信息或者有更長的鏈，它將發送一個inv消息，其中包含至多500個最新塊的哈希值，以此來表明它的鏈更長。收到的節點使用getdata來請求塊的詳細信息，而遠程的節點通過命令block來發送這些信息。在500個塊的信息被處理完之后，節點可以通過getblocks請求更多的塊信息。這些塊在被接收節點認證之后得到確認。 新塊的確認也可通過礦工挖到并發布的塊來發現。其擴散過程和上述類似。通過之前的連接，新塊以inv消息發布出去，而接收節點可以通過getdata請求這些塊的詳細信息。 需要實現的新命令： （1）getblocks （2）block （3）inv （4）getdata # 交易的廣播 和對等節點的交易通過inv消息來實現。如果收到了getdata信息，那么交易通過發送tx實現。對等節點收到有效的交易的信息后會通過類似的方式將其擴散。如果交易的信息在一段時間內沒有被放進塊中，那么交易將被從內存池中清除，而原節點將重新發送交易信息。 需要實現的新命令1個： （1）tx # 處罰行為不端的節點 對于所有的廣播，那些行為不端的節點（占用帶寬和通過發布錯誤信息來浪費計算資源）將收到懲罰。如果一個節點懲罰分數超過門限值-banscore=，它將被禁止加入網絡若干秒。這個時間由參數-bantime=定義，默認值是86400秒，即24小時。（暫不實現） # 警告 為了應對可能出現的bug和攻擊，提供了比特幣警告服務RSS。比特幣用戶通過命令getinfo可以查看針對其特定客戶端版本的錯誤信息。這些信息通過allert消息盡可能多擴散出去給每一個連接的對等節點。錯誤信息采用特定的ECDSA私有密鑰簽名，只被極少數的開發者控制。（暫不實現） # 四個類 ## peer 實現P2P網絡中Peer之間維持連接及收發wire協議消息的機制。 ## wire 實現libp2p網絡協議，定義理論Peers之間的協議消息，消息格式及包的封裝和解析等。 ## connmgr 管理Peer節點之間的TCP連接，包括監聽本地端口等待其他節點連接和主動連接Peer節點等。 ## addrmgr 收集、存儲Bitcoin網絡上的節點的地址，隨機從地址集中選擇路由可達的地址建立Peer連接，這些地址包括IPv4,IPv6及libp2p地址等。 ## server 節點啟動后執行的主要入口，定義了server及serverPeer類型，負責初始化和啟動connmgr，addrmgr，以及響應Peer的協議消息等。 模塊之間通信關系如下：