摘要：為什么區(qū)塊鏈會選擇作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上面介紹的時候說過，他是無中心服務(wù)器的，中心服務(wù)器就意味著，當(dāng)受到攻擊的時候，中心服務(wù)器一旦宕機(jī)，整個網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)就會出現(xiàn)問題。區(qū)塊鏈的核心是去中心化，這和網(wǎng)絡(luò)的觀念不約而同，所以選擇的理由也就很充分。

p2p是什么

為什么區(qū)塊鏈需要P2P

比特幣、以太坊、超級賬本和EOS的P2P對比

P2P作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中去中心化的標(biāo)識
P2P全稱對等式網(wǎng)絡(luò)（peer-to-peer），又稱點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)，是無中心服務(wù)器、依靠用戶群（peers）交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系；與有中心服務(wù)器的中央網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同，對等網(wǎng)絡(luò)的每個用戶端既是一個節(jié)點(diǎn)，也有服務(wù)器的功能，任何一個節(jié)點(diǎn)無法直接找到其他節(jié)點(diǎn)，必須依靠其戶群進(jìn)行信息交流。

優(yōu)勢

可在網(wǎng)絡(luò)的中央及邊緣區(qū)域共享內(nèi)容和資源。在客戶端/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中，通常只能在網(wǎng)絡(luò)的中央?yún)^(qū)域共享內(nèi)
由對等方組成的網(wǎng)絡(luò)易于擴(kuò)展，而且比單臺服務(wù)器更加可靠。單臺服務(wù)器會受制于單點(diǎn)故障，或者會在網(wǎng)絡(luò)使用率偏高時，形為瓶頸。
由對等方組成的網(wǎng)絡(luò)可共享處理器，整合計算資源以執(zhí)行分布式計算任務(wù)，而不只是單純依賴一臺計算機(jī)，如一臺超級計算機(jī)。
用戶可直接訪問對等計算機(jī)上的共享資源。網(wǎng)絡(luò)中的對等方可直接在本地存儲器上共享文件，而不必在中央服務(wù)器上進(jìn)行共享。

p2p網(wǎng)絡(luò)的三個特性

離散性：構(gòu)成系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)并沒有任何中央式的協(xié)調(diào)機(jī)制。
伸縮性：即使有成千上萬個節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)仍然應(yīng)該十分有效率。
容錯性：即使節(jié)點(diǎn)不斷地加入、離開或是停止工作，系統(tǒng)仍然必須達(dá)到一定的可靠度。

上面介紹P2P的時候說過，他是無中心服務(wù)器的，中心服務(wù)器就意味著，當(dāng)受到攻擊的時候，中心服務(wù)器一旦宕機(jī)，整個網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)就會出現(xiàn)問題。而P2P網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于，每個節(jié)點(diǎn)既是客戶端又是服務(wù)端，所以當(dāng)受到攻擊時，任何一臺機(jī)器垮掉，也不會影響整體的服務(wù)。
區(qū)塊鏈的核心是去中心化，這和P2P網(wǎng)絡(luò)的觀念不約而同，所以選擇P2P的理由也就很充分。

首先看一下P2P的整體技術(shù)點(diǎn)：

首先是如何發(fā)現(xiàn)peers，在P2P網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)是最開始、最重要和最難的一部分；

節(jié)點(diǎn)之間建立鏈接；發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之后，就要進(jìn)行握手鏈接，確定節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議等

節(jié)點(diǎn)之間的通信；鏈接建立之后，就可以正常的進(jìn)行通信了；

以上三點(diǎn)解決之后，基本就可以實(shí)現(xiàn)一個簡單的P2P網(wǎng)絡(luò)。如果想要實(shí)現(xiàn)一個比較完整的P2P網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然還有很多的細(xì)節(jié)需要考慮，比如說，節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，快速定位節(jié)點(diǎn)，安全性，節(jié)點(diǎn)的加入和退出機(jī)制，節(jié)點(diǎn)的心跳?；畹取Ｎ覀冎饕榻B的是DHT分布式哈希表的知識點(diǎn)；

比特幣、以太坊、超級賬本和EOS都使用了DHT的具體實(shí)現(xiàn)；

比特幣
節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)
　　新節(jié)點(diǎn)啟動后，想要參與協(xié)同運(yùn)作，必須發(fā)現(xiàn)其他的比特幣節(jié)點(diǎn)，也就是至少需要發(fā)現(xiàn)一個比特幣網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，并建立聯(lián)系。
　　　新節(jié)點(diǎn)找到對等體的方法：
　　　- 種子節(jié)點(diǎn)：使用多個DNS服務(wù)器（比特幣節(jié)點(diǎn)專用）來解析比特幣節(jié)點(diǎn)的IP。
　　　- 節(jié)點(diǎn)引薦：如果不知道DNS，則必須知道至少一個比特幣節(jié)點(diǎn)的IP。
節(jié)點(diǎn)鏈接
節(jié)點(diǎn)向peer節(jié)點(diǎn)發(fā)送version消息開始握手，peer節(jié)點(diǎn)需要檢驗(yàn)版本，秘鑰等數(shù)據(jù)，驗(yàn)證通過，會返回verack消息。
握手消息完成，節(jié)點(diǎn)發(fā)送包含自己IP地址和addr的消息給peer節(jié)點(diǎn)，對等節(jié)點(diǎn)收到，繼續(xù)向它的對等節(jié)點(diǎn)發(fā)出addr消息，這樣新節(jié)點(diǎn)的IP地址就會在P2P網(wǎng)絡(luò)中廣播出去（Gossip協(xié)議的Rumor-Mongering）；
因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)可以隨時加入和離開，所以所有的節(jié)點(diǎn)必須在一個節(jié)點(diǎn)退出的時候，尋找新節(jié)點(diǎn)，并且在其他節(jié)點(diǎn)啟動的時候，對其進(jìn)行幫組。

超級賬本

以太坊
以太坊使用的是kademlia協(xié)議，簡稱Kad協(xié)議，具體的Kad協(xié)議在其他的文章中介紹。本文我們只需要知道Kad使用UDP進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間消息通信，每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)與鄰居節(jié)點(diǎn)距離之間的距離(NodeID的差距)，分別放到不同的桶(bucket)中，且有4種消息

ping - 用于探測其他節(jié)點(diǎn)是否還存在
store - 接收者受到后，將信息中key/value對存儲在本節(jié)點(diǎn)
findnode - 接受者向發(fā)送者返回 k 個它知道的與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的節(jié)點(diǎn)
findvalue - 和findnode 差不多，區(qū)別是如果接收者本地存在與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)對應(yīng)的value，那么就回復(fù)這個值給發(fā)送者。

以太坊中的P2P網(wǎng)絡(luò)是比較完整的，很值得學(xué)習(xí)，有發(fā)現(xiàn)、子協(xié)議和Nat映射等模塊。我們主要講解的是發(fā)現(xiàn)模塊；
整體結(jié)構(gòu)：


結(jié)構(gòu)名
作用



Server
本地客戶端服務(wù)


Node
節(jié)點(diǎn)的信息


table
存儲peer節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)


udp
底層節(jié)點(diǎn)的通訊協(xié)議



Server
當(dāng)本地啟動一個客戶端，并配置好靜態(tài)peer節(jié)點(diǎn)的配置信息之后，啟動的Server會進(jìn)行三個操作

主動發(fā)現(xiàn)鄰居
ECDH密鑰建立，確認(rèn)身份并進(jìn)行身份驗(yàn)證
鏈接已經(jīng)建立，確認(rèn)生層交換協(xié)議，并運(yùn)行這些協(xié)議

Node
Node節(jié)點(diǎn)唯一的表示網(wǎng)絡(luò)中的一個以太坊節(jié)點(diǎn)，并且Node節(jié)點(diǎn)有如下的信息：

IP地址
連接使用的UDP/TCP端口號
ID：以太坊網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)，本質(zhì)上是一個橢圓曲線公鑰(PublicKey)，與Server的PrivateKey對應(yīng)。一個節(jié)點(diǎn)的IP地址不一定是固定的，但I(xiàn)D是唯一的。
用于節(jié)點(diǎn)間的距離計算的sha

table
Table主要用來管理與本節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的連接的建立更新刪除：

bucket - 所有peer按與本節(jié)點(diǎn)的距離遠(yuǎn)近放在不同的桶(bucket)中
refreshReq - 更新Table請求通道

Table會循環(huán)的監(jiān)控并對peer節(jié)點(diǎn)進(jìn)行刷新

定時(30s)啟動Peer刷新過程的定時器
接收其他線程投遞到Table的刷新Peer連接的通知，當(dāng)收到該通知時啟動更新
定時重新檢查以連接節(jié)點(diǎn)的有效性的定時器

udp
udp的底層接受數(shù)據(jù)包循環(huán)，負(fù)責(zé)接收其他節(jié)點(diǎn)的packet，并將解析后的信息交給另一個循環(huán)處理，這個循環(huán)處理負(fù)責(zé)控制消息的向上遞交和收發(fā)控制 
節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的流程：


鄰居初始化

當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)啟動后，它會首先向配置的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)起連接，發(fā)起連接的過程稱為Dial，此時的Dial需要知道IP地址，如果不知道需要有一個解析IP的過程（根據(jù)ID來解析）

建立連接，下面兩個都成功則加入table中：

秘鑰鏈接和確認(rèn)
上層協(xié)議確認(rèn)





探活檢測(Revalidate)
有效性檢測就是利用ping消息進(jìn)行探活操作。Table啟動了一個定時器（0~10s），定期隨機(jī)選擇一個bucket，向其末尾的節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping消息，如果對方回應(yīng)了pong，則探活成功。


更新鄰居關(guān)系
定期（定時器超時）或不定期（收到refreshReq）地進(jìn)行更新鄰居關(guān)系（發(fā)現(xiàn)新鄰居），兩者都調(diào)用doRefresh()方法，該方法對在網(wǎng)絡(luò)上查找離自身和三個隨機(jī)節(jié)點(diǎn)最近的若干個節(jié)點(diǎn)。

EOS