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第十七章

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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。