比特币之P2P通讯

之前看了下比特币P2P通讯的代码，记录一下

大家都知道比特币是去中心化的，那么节点与节点之间是如何通讯的呢，新节点怎么加入到节点网络呢，读完本文就知道大概流程了；如有不对的地方欢迎留言讨论

比特币线程

比特币代码启动之后会开启五个线程用于P2P通讯

ThreadDNSAddressSeed

    从配置好的DNS服务器获取节点的ip地址添加到addrman;这就解决了新节点怎么加入到网络

ThreadOpenAddedConnections

    处理rpc客户端添加的节点信息，然后连接到节点

ThreadOpenConnections

    根据addrman中的ip连接到对应节点，创建节点CNode（连接别人fInbound为false，被连接为true）。默认最多连接到8个节点。默认连接总数不大于125个，包括被连接的节点数

ThreadSocketHandler

    收发各个节点相关的socket数据。监听到有其他节点连接创建CNode（fInbound为true）

ThreadMessageHandler

    处理其他CNode发来的消息与发送消息到其他CNode

节点通讯

全部在线程ThreadMessageHandler中处理消息，每个节点自身遍历连接的所有节点CNode，ProcessMessage处理收到的消息，SendMessages发送消息到其他节点

消息交互

以新加入网络的NodeA和运行全节点的NodeB为例

NodeA connect NodeB的IP地址（比如通过DNS Seed获取到Node B的IP地址），创建CNode B，fInbound为false，同时发送’version’消息，包含自身的版本信息、block高度等信息

NodeB监听到NodeA连接，创建CNode A，fInbound为true

NodeB收到’version’消息后，回复一个’version’消息，同时发送’verack’消息

NodeA收到NodeB发送的’version’消息后，发送’verack’消息。同时发送’getaddr’消息获取NodeB连接的更多节点信息（只有fInbound为false才发送此消息）

NodeA/B收到对方的’verack’消息后，对方的版本号大于等于70012发送’sendheaders’信息，版本号大于等于70014发送’sendcmpct’消息（关于cmpct，即compact block，请参看后续介绍）

NodeB收到’getaddr’消息，发送自己的addrman保存的节点IP信息，最多发送1000个，带在’addr’消息中

NodeA收到’addr’消息后，添加到自己的addrman，然后在ThreadOpenConnections继续连接其他节点直到达到8个的限制

NodeA/B收到对方的’sendheaders’消息，设置fPreferHeaders为true，SendMessages中继续处理。从自己的vBlockHashesToAnnounce中查找到对方blockindex的位置开始发送，附带在’headers’消息中（对于不支持此消息的版本会发送’inv’消息，每次最多发送50000个。区别是inv消息中带的是Block Header的hash，header中带的Block Header）

NodeA/B收到对方的’sendcmpct’消息，设置fProvidesHeaderAndIDs、fWantsCmpctWitness、fSupportsDesiredCmpctVersion等变量后续使用

NodeA收到’headers’消息后，如果自己没有这些header，新建blockindex到mapBlockIndex（保存着全部的block header等信息），然后发送’getdata’消息获取block内容。如果不支持headers信息，会收到’inv’消息，然后发送’getheaders’消息带hash start和stop参数让对方发送hash范围的headers，对方节点NodeB收到’getheaders’消息发送’headers’信息就跟此条开始一样的处理了

NodeB收到’getdata’消息，如果type是block，就发送’block’消息带block内容；如果type是filter block（SPV节点），就发送’merkleblock’带merkle节点信息；如果是cmpct block就发送’cmpctblock’消息带CBlockHeaderAndShortTxIDs信息

NodeA收到’blcok’消息写把block内容写入磁盘，然后更新bestchain（参看后续介绍）；如果收到’cmpctblock’（关于compact block请参看后续介绍）消息，会发送’getblocktxn’消息获取更多的tx记录

NodeB收到’getblocktxn’消息，发送’blocktxn’消息带tx记录

NodeA收到’blocktxn’消息，组织成完整的block写入磁盘等

消息交互图示

节点不支持sendheaders和sendcmpct消息

节点支持sendheaders消息不支持sendcmpct消息

节点支持所有消息(即最新版本）