节点间的通信 —— 一个简单的视角
以太坊节点之间通过简单的线路协议进行通信,形成一个虚拟或覆盖良好的网络 为实现这一目标,该协议称为ÐΞVp2p,使用RLP等技术和标准。
传输协议
为了提供机密性并防止网络中断,ÐΞVp2p节点使用RLPx消息,一种加密且经过身份验证的_transport协议。 RLPx使用类似于Kademlia*的路由算法,Kademlia是用于分散的对等计算机网络的分布式哈希表( DHT )。 RLPx ,作为底层传输协议,允许 “节点发现和网络形成”*。 RLPx的另一个显著特征是通过单个连接支持 多个协议 。
当ÐΞVp2p节点通过Internet进行通信时(通常情况下),它们使用TCP,它提供面向连接的介质,但实际上ÐΞVp2p节点通过使用底层传输协议RLPx所提供的所谓设施(或消息),以数据包通信,允许它们通信发送和接收数据包。
数据包是 动态构建 dynamicically framed ,前缀为_RLP_编码标头,经过加密和验证。通过帧头实现多路复用,帧头指定分组的目的协议。
加密握手
通过握手建立连接,并且一旦建立,就将数据包加密并封装为帧。
此握手将分两个阶段进行,第一阶段涉及密钥交换,第二阶段将执行身份验证,作为DEVp2p的一部分,还将交换每个节点的功能。
安全 - 基本考虑因素
所有加密操作都基于secp256k1,并且每个节点都应该维护一个静态私钥,该私钥在会话之间保存和恢复。
在实施加密之前,数据包具有时间戳属性,以减少执行重放攻击的时间窗口。 建议接收方只接受最近3秒内创建的数据包。
数据包被签名。通过从签名中恢复公钥并检查它是否与预期值匹配来执行验证。
ÐΞVp2p 消息和子协议
使用RLP,我们可以编码不同类型的数据,其类型由RLP的第一个条目中使用的整数值确定。 这样,ÐΞVp2p ,基础线路协议 basic wire protocol ,支持_任意的子协议_。
0x00-0x10
之间的_Message IDs_保留用于ÐΞVp2p消息。因此,假定_sub-protocols_的消息ID从“0x10”开始。
未在对等节点之间共享的子协议是_忽略的_。 如果共享相同(同名)子协议的多个版本,则数字最高的胜出。
基本建立通信 - 基本ÐΞVp2p消息
作为一个非常基本的例子,当两个对等节点发起他们的通信时,每个对等节点用另一个称为*“Hello”的特殊ÐΞVp2p消息来迎接另一个,该消息由“0x00”消息ID标识。 通过这个特定的*ÐΞVp2p *“Hello”*消息,每个节点将向其对等的相关数据公开,从而允许通信以非常基本的级别开始。
在此步骤中,每个对等方将知道有关其对等方的以下信息。
- P2P协议的实现版本。现在必须是'1`。
- 客户端软件标识 ,作为人类可读的字符串(例如
Ethereum(++)/ 1.0.0
)。 - 对等节点的capability name为长度为3的ASCII字符串。当前支持的能力名称为“eth”和“shh”。
- 对等节点的capability version为正整数。目前支持的版本是
eth
为34
,shh
为1
。 - 客户端正在侦听的端口。如果为“0”则表示客户端没有收听。
- 节点的唯一标识指定为512位散列。
断开连接 - 基本ÐΞVp2p消息
要执行有序的断开连接,要断开连接的节点将发送名为*“Disconnect”的ÐΞVp2p消息,该消息由_“0x01”_消息ID标识。此外,节点使用参数 “reason”*指定断开的原因。
- “reason”参数可以取值从“0x00”到“0x10”,例如“0x00”表示原因 “请求断开连接”和“0x04”表示 “太多对等节点”*。
状态 - 以太坊子协议示例
该子协议由+0x00
消息-id标识。此消息应在初始握手之后和任何与以太坊相关的消息之前发送,并通知其当前状态。为此,节点向其对等方公开以下数据;
- Protocol version
- Network Id
- Total Difficulty of the best chain
- Hash of the best known block
- Hash of the Genesis block
已知的当前网络ID
这里是目前已知的网络ID列表:
- 0: Olympic ; 以太坊公共预发布测试网
- 1: Frontier ; Homestead,Metropolis,以太坊公共主网
- 1: Classic ; (un)forked 公共以太坊Classic主网络,链ID 61
- 1: Expanse ; 另一个以太坊实现,链ID 2
- 2: Morden ; 公共以太坊测试网,现在是以太坊经典测试网
- 3: Ropsten ; 公共跨客户端以太坊测试网
- 4: Rinkeby : 公共Geth以太坊测试网
- 42: Kovan ; 公共Parity以太坊测试网
- 77: Sokol ; 公共POA测试网
- 99: POA ; 公共权威证明(PoA)以太网网络
- 7762959: Musicoin ; 音乐区块链
GetBlocks - 另一个子协议示例
该子协议由+ 0x05
message-id标识。通过此消息,节点通过其自己的哈希向其对等方请求指定的块。请求节点的方式是通过包含它们所有哈希值的列表,将消息采用以下形式; [+0x05: P, hash_0: B_32, hash_1: B_32, ...]
请求节点必须没有包含所有请求的块的响应消息,在这种情况下,它必须再次请求那些尚未由其对等方发送的消息。
节点标识和声誉
ÐΞVp2p节点的标识是secp256k1公钥。客户端可以自由标记新节点并使用节点ID作为_决定节点的信誉_的方法。他们可以存储给定ID的评级并相应地给予优先权。