區(qū)塊鏈中P2P介紹

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是什么

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)，又稱點對點技術(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，也有服務(wù)器的功能，任何一個節(jié)點無法直接找到其他節(jié)點，必須依靠其戶群進行信息交流。

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，如一臺超級計算機。

用戶可直接訪問對等計算機上的共享資源。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)點并沒有任何中央式的協(xié)調(diào)機制。

伸縮性：即使有成千上萬個節(jié)點，系統(tǒng)仍然應(yīng)該十分有效率。

容錯性：即使節(jié)點不斷地加入、離開或是停止工作，系統(tǒng)仍然必須達到一定的可靠度。

為什么區(qū)塊鏈會選擇P2P作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

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，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。

通過區(qū)塊鏈技術(shù)學(xué)習(xí)P2P

首先看一下P2P的整體技術(shù)點：

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

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

節(jié)點之間的通信；鏈接建立之后，就可以正常的進行通信了；

以上三點解決之后，基本就可以實現(xiàn)一個簡單的P2P網(wǎng)絡(luò)。如果想要實現(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)點發(fā)現(xiàn)協(xié)議，快速定位節(jié)點，安全性，節(jié)點的加入和退出機制，節(jié)點的心跳保活等。我們主要介紹的是DHT分布式哈希表的知識點；

比特幣、以太坊、超級賬本和EOS都使用了DHT的具體實現(xiàn)；

鏈類型

使用的P2P協(xié)議

區(qū)塊鏈

Gossip協(xié)議

超級賬本

Gossip協(xié)議

以太坊

Kademlia協(xié)議

EOS

自己實現(xiàn)的P2P協(xié)議 (待研究)

比特幣

節(jié)點發(fā)現(xiàn)

新節(jié)點啟動后，想要參與協(xié)同運作，必須發(fā)現(xiàn)其他的比特幣節(jié)點，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，并建立聯(lián)系。

新節(jié)點找到對等體的方法：

- 種子節(jié)點：使用多個DNS服務(wù)器(比特幣節(jié)點專用)來解析比特幣節(jié)點的IP。

- 節(jié)點引薦：如果不知道DNS，則必須知道至少一個比特幣節(jié)點的IP。

節(jié)點鏈接

節(jié)點向peer節(jié)點發(fā)送version消息開始握手，peer節(jié)點需要檢驗版本，秘鑰等數(shù)據(jù)，驗證通過，會返回verack消息。

握手消息完成，節(jié)點發(fā)送包含自己IP地址和addr的消息給peer節(jié)點，對等節(jié)點收到，繼續(xù)向它的對等節(jié)點發(fā)出addr消息，這樣新節(jié)點的IP地址就會在P2P網(wǎng)絡(luò)中廣播出去(Gossip協(xié)議的Rumor-Mongering)；

因為網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點可以隨時加入和離開，所以所有的節(jié)點必須在一個節(jié)點退出的時候，尋找新節(jié)點，并且在其他節(jié)點啟動的時候，對其進行幫組。

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進行節(jié)點間消息通信，每個節(jié)點根據(jù)與鄰居節(jié)點距離之間的距離(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

findnode – 接受者向發(fā)送者返回 k 個它知道的與目標(biāo)結(jié)點距離最近的節(jié)點

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)點的信息

table

存儲peer節(jié)點的結(jié)構(gòu)

udp

底層節(jié)點的通訊協(xié)議

Server

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

主動發(fā)現(xiàn)鄰居

ECDH密鑰建立，確認(rèn)身份并進行身份驗證

鏈接已經(jīng)建立，確認(rèn)生層交換協(xié)議，并運行這些協(xié)議

Node

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

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，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)點的IP地址不一定是固定的，但ID是唯一的。

用于節(jié)點間的距離計算的sha

table

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

bucket – 所有peer按與本節(jié)點的距離遠(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)點進行刷新

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)點發(fā)現(xiàn)的流程：

鄰居初始化

當(dāng)一個節(jié)點啟動后，它會首先向配置的靜態(tài)節(jié)點發(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消息進行探活操作。Table啟動了一個定時器(0~10s)，定期隨機選擇一個bucket，向其末尾的節(jié)點發(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節(jié)點最近的若干個節(jié)點。

EOS

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的gossip 区块链_区块链中的P2P的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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