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兄弟连区块链入门教程eth源码分析p2p-udp.go源码分析(一)

原创 区块链 作者:兄弟连区块链入门教程 时间:2018-10-17 14:25:54 0 删除 编辑

兄弟连区块链入门教程eth源码分析p2p-udp.go源码分析(一)
p2p的网络发现协议使用了Kademlia protocol 来处理网络的节点发现。节点查找和节点更新。Kademlia protocol使用了UDP协议来进行网络通信。

阅读这部分的代码建议先看看references里面的Kademlia协议简介来看看什么是Kademlia协议。

首先看看数据结构。 网络传输了4种数据包(UDP协议是基于报文的协议。传输的是一个一个数据包),分别是ping,pong,findnode和neighbors。 下面分别定义了4种报文的格式。

    // RPC packet types
    const (
        pingPacket = iota + 1 // zero is 'reserved'
        pongPacket
        findnodePacket
        neighborsPacket
    )
    // RPC request structures
    type (
        ping struct {
            Version uint //协议版本
            From, To rpcEndpoint      //源IP地址 目的IP地址
            Expiration uint64           //超时时间
            // Ignore additional fields (for forward compatibility).
            //可以忽略的字段。 为了向前兼容
            Rest []rlp.RawValue `rlp:"tail"`
        }
    
        // pong is the reply to ping.
        // ping包的回应
        pong struct {
            // This field should mirror the UDP envelope address
            // of the ping packet, which provides a way to discover the
            // the external address (after NAT).
            // 目的IP地址
            To rpcEndpoint
            // 说明这个pong包是回应那个ping包的。 包含了ping包的hash值
            ReplyTok []byte // This contains the hash of the ping packet.
            //包超时的绝对时间。 如果收到包的时候超过了这个时间,那么包被认为是超时的。
            Expiration uint64 // Absolute timestamp at which the packet becomes invalid.
            // Ignore additional fields (for forward compatibility).
            Rest []rlp.RawValue `rlp:"tail"`
        }
        // findnode 是用来查询距离target比较近的节点
        // findnode is a query for nodes close to the given target.
        findnode struct {
            // 目的节点
            Target NodeID // doesn't need to be an actual public key
            Expiration uint64
            // Ignore additional fields (for forward compatibility).
            Rest []rlp.RawValue `rlp:"tail"`
        }
    
        // reply to findnode
        // findnode的回应
        neighbors struct {
            //距离target比较近的节点值。
            Nodes []rpcNode
            Expiration uint64
            // Ignore additional fields (for forward compatibility).
            Rest []rlp.RawValue `rlp:"tail"`
        }
    
        rpcNode struct {
            IP net.IP // len 4 for IPv4 or 16 for IPv6
            UDP uint16 // for discovery protocol
            TCP uint16 // for RLPx protocol
            ID NodeID
        }
    
        rpcEndpoint struct {
            IP net.IP // len 4 for IPv4 or 16 for IPv6
            UDP uint16 // for discovery protocol
            TCP uint16 // for RLPx protocol
        }
    )
定义了两个接口类型,packet接口类型应该是给4种不同类型的包分派不同的handle方法。 conn接口定义了一个udp的连接的功能。
    type packet interface {
        handle(t *udp, from *net.UDPAddr, fromID NodeID, mac []byte) error
        name() string
    }
    
    type conn interface {
        ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *net.UDPAddr, err error)
        WriteToUDP(b []byte, addr *net.UDPAddr) (n int, err error)
        Close() error
        LocalAddr() net.Addr
    }
udp的结构, 需要注意的是最后一个字段*Table是go里面的匿名字段。 也就是说udp可以直接调用匿名字段Table的方法。
    // udp implements the RPC protocol.
    type udp struct {
        conn conn                    //网络连接
        netrestrict *netutil.Netlist
        priv *ecdsa.PrivateKey       //私钥,自己的ID是通过这个来生成的。
        ourEndpoint rpcEndpoint
    
        addpending chan *pending            //用来申请一个pending
        gotreply chan reply               //用来获取回应的队列
    
        closing chan struct{}               //用来关闭的队列
        nat nat.Interface               
    
        *Table
    }
pending 和reply 结构。 这两个结构用户内部的go routine之间进行通信的结构体。
    // pending represents a pending reply.
    // some implementations of the protocol wish to send more than one
    // reply packet to findnode. in general, any neighbors packet cannot
    // be matched up with a specific findnode packet.
    // our implementation handles this by storing a callback function for
    // each pending reply. incoming packets from a node are dispatched
    // to all the callback functions for that node.
    // pending结构 代表正在等待一个reply
    // 我们通过为每一个pending reply 存储一个callback来实现这个功能。从一个节点来的所有数据包都会分配到这个节点对应的callback上面。
    type pending struct {
        // these fields must match in the reply.
        from NodeID
        ptype byte
    
        // time when the request must complete
        deadline time.Time
    
        // callback is called when a matching reply arrives. if it returns
        // true, the callback is removed from the pending reply queue.
        // if it returns false, the reply is considered incomplete and
        // the callback will be invoked again for the next matching reply.
        //如果返回值是true。那么callback会从队列里面移除。 如果返回false,那么认为reply还没有完成,会继续等待下一次reply.
        callback func(resp interface{}) (done bool)
    
        // errc receives nil when the callback indicates completion or an
        // error if no further reply is received within the timeout.
        errc chan<- error
    }
    
    type reply struct {
        from NodeID
        ptype byte
        data interface{}
        // loop indicates whether there was
        // a matching request by sending on this channel.
        //通过往这个channel上面发送消息来表示匹配到一个请求。
        matched chan<- bool
    }
UDP的创建
    // ListenUDP returns a new table that listens for UDP packets on laddr.
    func ListenUDP(priv *ecdsa.PrivateKey, laddr string, natm nat.Interface, nodeDBPath string, netrestrict *netutil.Netlist) (*Table, error) {
        addr, err := net.ResolveUDPAddr("udp", laddr)
        if err != nil {
            return nil, err
        }
        conn, err := net.ListenUDP("udp", addr)
        if err != nil {
            return nil, err
        }
        tab, _, err := newUDP(priv, conn, natm, nodeDBPath, netrestrict)
        if err != nil {
            return nil, err
        }
        log.Info("UDP listener up", "self", tab.self)
        return tab, nil
    }
    
    func newUDP(priv *ecdsa.PrivateKey, c conn, natm nat.Interface, nodeDBPath string, netrestrict *netutil.Netlist) (*Table, *udp, error) {
        udp := &udp{
            conn: c,
            priv: priv,
            netrestrict: netrestrict,
            closing: make(chan struct{}),
            gotreply: make(chan reply),
            addpending: make(chan *pending),
        }
        realaddr := c.LocalAddr().(*net.UDPAddr)
        if natm != nil { //natm nat mapping 用来获取外网地址
            if !realaddr.IP.IsLoopback() { //如果地址是本地环回地址
                go nat.Map(natm, udp.closing, "udp", realaddr.Port, realaddr.Port, "ethereum discovery")
            }
            // TODO: react to external IP changes over time.
            if ext, err := natm.ExternalIP(); err == nil {
                realaddr = &net.UDPAddr{IP: ext, Port: realaddr.Port}
            }
        }
        // TODO: separate TCP port
        udp.ourEndpoint = makeEndpoint(realaddr, uint16(realaddr.Port))
        //创建一个table 后续会介绍。 Kademlia的主要逻辑在这个类里面实现。
        tab, err := newTable(udp, PubkeyID(&priv.PublicKey), realaddr, nodeDBPath)
        if err != nil {
            return nil, nil, err
        }
        udp.Table = tab //匿名字段的赋值
        
        go udp.loop()       //go routine
        go udp.readLoop()   //用来网络数据读取。
        return udp.Table, udp, nil
    }



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