以太坊网络服务分析

网络分层

以太坊所有网络功能如下图所示：

所有网络功能建立在以太网的传输层之上，TCP 及 UDP 均有应用。

会话层

会话层主要包括 Peer 管理，NodeTable 管理和 RPC 协议，本文着重介绍 Peer 管理，

NodeTable 请参考《P2P 网络及邻居节点发现机制》。

涉及到会话层的关键代码：

	源文件	类	类描述	主要方法
	Server.go	Type Server struct	Server 是网络功能的基本类，所有功能均封装为 server，并进行启动。	Start:启动 server Run: 运行具体任. 务， 包括创建 Peers map， peer 拨号，peer 添加， 删除处理。Startlistening ： 监 听 TCP 端口。 AddPeer： 添 加 peer RemovePeer ： 移 除 Peer |
	Peer.go	Type Peer struct	Peer 类提供各种Peer 的操作方法	NewPeer:生成一个新的 peer Run：peer 链接建立后继续进行应用层通信，并启动协议处理。 startProtocols：启动应 用层 eth 协议。 |
	Dial.go	Type Dialer struct	Dialer 类，即拨号类，拨号即节 点向邻居节点发起 Peer 通信	Dial:实现一次拨号 |
	Table.go	Type Table struct	邻居节点及 K 桶相关类	|
	Udp.go		提供 Kad 协议相关方法及 Peer 握手相关方法	|

Peer 介绍

Peer 指通过了通信握手的邻居节点，只有邻居节点才能变为 Peer，只有 Peer 列表中的节点，才能进行正常的通信。

Peer 管理

Peers 在代码中以 map 的结构存在，由 server 运行方法 run 创建，并在 run 方法中进行添加和删除维护。Pees 最大默认数量为 25（node/defaults.go 定义）

Peer 动态添加删除流程

Peer 添加分为两种：被动添加和主动添加。

1) 被动添加指其他节点发起握手，流程如下：

2) 每当当前 peers 有变动时，如添加，删除，或者一次 dial 任务完成，则会执行一次主动握手流程如下，其中要进行 Dial（拨号，即握手通信）的节点有以下几部分组成：

• 静态节点，系统启动时配置文件写入
• nodeTable 中随机选取（当前 needDynDials 的二分之一，needDynDials 的值为(s.MaxPeer+1)/2=13）
• loobbuf 中的节点（discovery task 中的邻居节点）

• lookbuf 中的节点 Peer 数量不足时，会强制进行一次 nodetable 刷新，刷新到的node 写入lookuf.

  

3) Peer 删除有三种方式： RPC 命令删除，一次应用层通信完成自动删除，通信过程读写错误。

Peer 握手机制

参考《以太坊底层技术研究：Peer 握手机制》

表示层:RLP 编码

以太坊所相关有网络上 x 发送的数据均遵循 RLP 编码，参考《RLP 机制分析》

应用层：Eth 协议

Peer握手成功后，即可进行应用层通信，协议数据包如下表所示：

	序号	分类	描述
	1	Code	数据包命令分类 |
	2	Size	Payload大小 |
	3	Payload	负载数据 |
	4	ReceivedAt	接受到数据包的时间，接受端节点赋值 |

ETH协议应用层包括如下命令：

	序号	分类	描述
	1	StatusMsg = 0x00	Handshake 使用，握 手成功后不再发送 |
	2	NewBlockHashesMsg = 0x01	新区块哈希（广播） |
	3	TxMsg = 0x02	交易信息（广播数据） |
	4	GetBlockHeadersMsg = 0x03	获取去块头信息 |
	5	BlockHeadersMsg = 0x04	获取区块头信息响应 |
	6	GetBlockBodiesMsg = 0x05	获取区块信息 |
	7	BlockBodiesMsg = 0x06	获取区块信息相应 |
	8	NewBlockMsg = 0x07	新块信息（广播数据） |
	9	GetNodeDataMsg = 0x0d	获取节点数据 |
	10	NodeDataMsg = 0x0e	获取节点数据响应 |
	11	GetReceiptsMsg = 0x0f	获取收据信息 |
	12	ReceiptsMsg = 0x10	获取收据信息响应 |