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Bitcoin Core P2P网络层

it2024-08-22  34

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数据结构节点发现和节点连接 地址管理节点发现节点连接插口(Sockets)和消息 Socket线程 (net.cpp)消息线程ProcessMessages (net_processing.cpp)SendMessages (main.cpp)Locks拒绝服务的防范措施

原文链接：http://www.lotushy.com/?p=115

数据结构

在任意给定时刻，一个节点总是连接到多个其他节点。默认情况下，一个节点连接到8个其他节点（链出），并允许多达125个链入节点连接进来。

相关常量定义在net.h文件中。

节点集合则由全局变量vNodes维护。

CNode用于表示一个节点。

CNode包含许多属性，其中大部分属性都与底层链路（如套接字，字节流等）有关。

CNode的关键属性如下：

nServices: 通常被称为“服务位”。这是一个bitmap数据结构，用于表示peer提供的服务种类。具体种类如下。 NODE_NONE: 初值NODE_NETWORK: 全节点。SPV节点和其他类型的轻节点不设置该标识。NODE_GETUTXO: 该节点能够响应getutxo协议请求。Bitcoin Core节点不支持此功能。此功能由一个由Bitcoin XT支持。BIP64NODE_BLOOM:NODE_WITNESS: 表示可以向节点询问块和交易，包括见证数据。应该是只支持隔离见证。NODE_XTHIN: 表示节点支持Xtreme ThinblocksNODE_NETWORK_LIMITED: 表示节点仅支持最近的288年区块（即两天的数据）BIP159fClient: 表示节点是否是SPV节点fWhiteListed: 是否是白名单节点。如果是的话，该节点不会因为坏的行为被屏避掉。vSendMsg: 队列中待发送的消息队列vRecvMsg: 我们从Peer接收到的消息队列

节点发现和节点连接

地址管理

地址管理器用于管理节点的IP地址和端口。(见addrman.h)

设计目标:

将地址表保存在内存中，并将整个表异步转储到peers.dat。确保没有（本地化的）攻击者可以用它的节点/地址填充整个表格。

为此：

地址以Bucket的方式组织，即地址被放到桶里。 尚未尝试过的地址进入1024个“new”桶。已知可访问的节点地址进入256个“tried”桶。 每个地址范围随机选择8个桶根据完整地址从实际存储桶中选择实际存储桶。当为一个完整的桶添加一个新的好地址时，一个随机选择的entry（偏向于最近尝试过的）会被弹出，回到“新”桶。分组选择基于密码散列，使用随机生成的256位密钥，这不应该被攻击者观察到。多个索引用于提升性能。

** 时间戳 **

地址管理器也要持续跟踪每个节点的最近活跃情况。时间戳仅在一个地址上更新，并且在时间戳超过20分钟时保存到数据库。 通过理解时间戳的作用，将更加清楚的理解为什么要保持时间戳。

节点发现

节点发现从链路层来讲，就是发现一个节点的IP地址和端口号。有多种方式：

地址数据库，即peers.dat文件 在节点启动时读入并加载到节点管理器中。该方法在节点首次运行时是不支持的。因为peers.dat文件还不存在。用户指定(--addnode, --connect)DNS种子(DNS seeding) 仅当peers.dat文件为空时，DNS种子才会被使用。默认DNS种子有6个：seed.bitcoin.sipa.be, dnsseed.bluematt.me, dnsseed.bitcoin.dashjr.org, seed.bitcoinstats.com, seed.bitcoin.jonasschnelli.ch, seed.btc.petertodd.org硬编码的种子 如果DNS seeding失败，客户端使用硬编码的种子。[chainparamsseeds.h] 这些地址仅用作最后的手段。理想情况是尽快远离种子节点，以避免过载这些节点。DNS种子和硬编码的种子的时间戳均为0，这样可以避免此类地址被广播到网络中或响应getaddr。从其他Peer获取（getaddr和addr消息） 节点间通过getaddr和addr交换IP地址信息。但是，“addr”消息也可能会不请自来，因为节点在以下情况时无偿地发布地址： 当节点转发地址时周期性广播节点自己的地址（每24小时）当连接建立时（响应version消息时带回）节点发送getaddr消息的时机 在响应version消息，并且节点自身的地址量小于1000时。当接收到addr时： 发送消息的节点版本太老，并且我们已经有1000个节点地址了，该消息被忽略。如果节点是当前版本，并且尝试向我们发送超过1000个节点地址，则该节点会被惩罚。如果该地址24小时内已经发现，并且当前时间戳超过60分种，则时间戳更新为60分种。如果该地址24小时内没有出现过，而时间戳是24小时之前，则更新为24小时。当响应getaddr消息时： 该节点计算出在过去3个小时内有多少个地址有时间戳。它发送这些地址，但如果有超过2500个地址，它随机选择2500。它清除我们认为远程节点所拥有的地址列表，这将触发发送到节点的刷新。 请参阅SendMessages。地址中继： 一旦新地址被添加 地址的时间戳在10分钟之内addr消息包括10个地址或少一些fGetAddr==false该地址是可路由的满足以上条件，则新地址会被随机的发送出去

节点连接

节点链接由线程ThreadOpenConnections管理。它负责选择可用的地址，建立链接并在适当的时候释放链接。

而inbound链接则由ThreadSocketHandler负责处理[ThreadMessageHandler]。

对于inbound链接，系统通过select执行IO操作。所以，其支持的inbound数量不会太多，目前，是125个。

插口(Sockets)和消息

Socket线程 (net.cpp)

消息线程

ProcessMessages (net_processing.cpp)

ProcessMessages是net_processing.cpp中的处理和验证交易和区块等相关代码代码的入口点，同时它也处理getaddr, addr等比特币协议相关的消息。该方法主要完成消息的复制并调用ProcessMessage处理消息。

ProcessMessage基本上是一个大型的“开关”，它根据消息类型[NetMsgType]来采取行动。

消息类型列表如下[protocol.cpp]:

namespace NetMsgType { const char *VERSION="version"; const char *VERACK="verack"; const char *ADDR="addr"; const char *INV="inv"; const char *GETDATA="getdata"; const char *MERKLEBLOCK="merkleblock"; const char *GETBLOCKS="getblocks"; const char *GETHEADERS="getheaders"; const char *TX="tx"; const char *HEADERS="headers"; const char *BLOCK="block"; const char *GETADDR="getaddr"; const char *MEMPOOL="mempool"; const char *PING="ping"; const char *PONG="pong"; const char *NOTFOUND="notfound"; const char *FILTERLOAD="filterload"; const char *FILTERADD="filteradd"; const char *FILTERCLEAR="filterclear"; const char *REJECT="reject"; const char *SENDHEADERS="sendheaders"; const char *FEEFILTER="feefilter"; const char *SENDCMPCT="sendcmpct"; const char *CMPCTBLOCK="cmpctblock"; const char *GETBLOCKTXN="getblocktxn"; const char *BLOCKTXN="blocktxn"; }

SendMessages (main.cpp)

SendMessages创建消息并在peer的vSendMsg队列（双端队列或C ++中的“deque”）中对其进行排队。vSendMsg对象基本上只是序列化的数据。

Locks

P2P层主要的锁有：

cs_vNodes: 控制对CNode对象的访问cs_vSend: 控制对节点的发送缓存的访问cs_vRecvMsg: 控制对节点的接收缓存的访问cs_inventory

拒绝服务的防范措施

一旦发现异常行为的节点，则直接ban掉。

DoS预防框架在2011年引入。

具体见：https://github.com/bitcoin/bitcoin/pull/517

** 被禁节点 **

被禁节点存储在setBanned中。setBanned是map类型的数据结构，定义为typedef std::map<CSubNet, CBanEntry> banmap_t。

默认情况下，一个节点被禁止24小时，但可以使用-bantime选项进行配置。

转载于:https://www.cnblogs.com/lotushy/p/9098474.html

相关资源：数据结构—成绩单生成器
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