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从零编写以太坊p2p网络

发布时间:2023-10-28 08:50:07

『壹』 Quorum介绍

Quorum和以太坊的主要区别:

Quorum 的主要组件:

1,用其自己实现的基于投票机制的共识方式 来代替原来的 “Proof of work” 。
2,在原来无限制的P2P传输方式上增加了权限功能。使得P2P传输只能在互相允许的节点间传输。
3, 修改区块校验逻辑使其能支持 private transaction。
4, Transaction 生成时支持 transaction 内容的替换。这个调整是为了能支持联盟中的私有交易。

Constellation 模块的主要职责是支持 private transaction。Constellation 由两部分组成:Transaction Manager 和 Enclave。Transaction Manager 用来管理和传递私有消息,Enclave 用来对私有消息的加解密。

在私有交易中,Transaction Manager 会存储私有交易的内容,并且会将这条私有交易内容与其他相关的 Transaction Manager 进行交互。同时它也会利用 Enclave 来加密或解密其收到的私有交易。

为了能更有效率的处理消息的加密与解密,Quorum 将这个功能单独拉出并命名为 Enclave 模块。Enclave 和 Transaction Manager 是一对一的关系。

在 Quorum 中有两种交易类型,”Public Transaction” 和 “Privat Transaction”。在实际的交易中,这两种类型都采用了以太坊的 Transaction 模型,但是又做了部分修改。Quorum 在原有的以太坊 tx 模型基础上添加了一个新的 “privateFor” 字段。同时,针对一个 tx 类型的对象添加了一个新的方法 “IsPrivate”。用 “IsPrivate” 方法来判断 Transaction是 public 还是 private,用 “privateFor” 来记录 事务只有谁能查看。

Public Transaction 的机理和以太坊一致。Transaction中的交易内容能被链上的所有人访问到。

Private Transaction 虽然被叫做 “Private”,但是在全网上也会出现与其相关的交易。只不过交易的明细只有与此交易有关系的成员才能访问到。在全网上看到的交易内容是一段hash值,当你是交易的相关人员时,你就能利用这个hash值,然后通过 Transaction Manager 和 Enclave 来获得这笔交易的正确内容。

Public Transaction的处理流程和以太坊的Transaction流程一致。Transaction 广播全网后,被矿工打包到区块中。节点收到区块并校验区块中的 事务 信息。然后根据 Transaction信息更新本地的区块

Private Transaction也会将 Transaction 广播至全网。但是它的 Transaction payload已经从原来的真实内容替换为一个hash值。这个hash值是由Transaction Manager提供的。

有两个共识机制:QuorumChain Consensus 和 Raft-Based Consensus。
在 Quorum 1.2 之前的 Release 版本都采用了 QuorumChain。
从 2.0 版本开始,Quorum 废弃了 QuorumChain 转而只支持 Raft-based Consensus。

QuorumChain Consensus 是一个基于投票的共识算法。其主要特点有:

相比较以太坊的POW,Raft-based 提供了更快更高效的区块生成方式。相比 QuorumChain,Raft-based 不会产生空的区块,而且在区块的生成上比前者更有效率。

要想了解Raft-based Consensus,必须先了解Raft算法

Raft算法
Raft是一种一致性算法,是为了确保容错性,也就是即使系统中有一两个服务器当机,也不会影响其处理过程。这就意味着只要超过半数的大多数服务器达成一致就可以了,假设有N台服务器,N/2 +1 就超过半数,代表大多数了。
Raft的工作模式:
raft的工作模式是一个Leader和多个Follower模式,即我们通常说的领导者-追随者模式。除了这两种身份,还有Candidate身份。下面是身份的转化示意图

1,leader的选举过程
raft初始状态时所有server都处于Follower状态,并且随机睡眠一段时间,这个时间在0~1000ms之间。最先醒来的server A进入Candidate状态,Candidate状态的server A有权利发起投票,向其它所有server发出投票请求,请求其它server给它投票成为Leader。
2,Leader产生数据并同步给Follower
Leader产生数据,并向其它Follower节点发送数据添加请求。其它Follower收到数据添加请求后,判断该append请求满足接收条件(接收条件在后面安全保证问题3给出),如果满足条件就将其添加到本地,并给Leader发送添加成功的response。Leader在收到大多数Follower添加成功的response后。提交后的log日志就意味着已经被raft系统接受,并能应用到状态机中了。

Leader具有绝对的数据产生权利,其它Follower上存在数据不全或者与Leader数据不一致的情况时,一切都以Leader上的数据为主,最终所有server上的日志都会复制成与Leader一致的状态。

Raft的动态演示: http://thesecretlivesofdata.com/raft/

安全性保证,对于异常情况下Raft如何处理:

1,Leader选举过程中,如果有两个FollowerA和B同时醒来并发出投票请求怎么办?
在一次选举过程中,一个Follower只能投一票,这就保证了FollowerA和B不可能同时得到大多数(一半以上)的投票。如果A或者B中其一幸运地得到了大多数投票,就能顺利地成为Leader,Raft系统正常运行下去。但是A和B可能刚好都得到一半的投票,两者都成为不了Leader。这时A和B继续保持Candidate状态,并且随机睡眠一段时间,等待进入到下一个选举周期。由于所有Follower都是随机选择睡眠时间,所以连续出现多个server竞选的概率很低。
2,Leader挂了后,如何选举出新的Leader?
Leader在正常运行时候,会周期性的向Follower节点发送数据的同步请求,同时也是起到一个心跳作用。Follower节点如果在一段时间之内(一般是2000ms左右)没有收到数据同步请求,则认为Leader已经死了,于是进入到Candidate状态,开始发起投票竞选新的Leader,每个新的Leader产生后就是一个新的任期,每个任期都对应一个唯一的任期号term。这个term是单调递增的,用来唯一标识一个Leader的任期。投票开始时,Candidate将自己的term加1,并在投票请求中带上term;Follower只会接受任期号term比自己大的request_vote请求,并为之投票。 这条规则保证了只有最新的Candidate才有可能成为Leader。

3,Follower的数据的生效时间
Follower在收到一条添加数据请求后,是否立即保存并将其应用到状态机中去?如果不是立即应用,那么由什么来决定该条日志生效的时间?
首先会检查这条数据同步请求的来源信息是否与本地保存的leader信息符合,包括leaderId和任期号term。检查合法后就将日志保存到本地中,并给Leader回复添加log成功,但是不会立即将其应用到本地状态机。Leader收到大部分Follower添加log成功的回复后,就正式将这条日志commit提交。Leader在随后发出的心跳append_entires中会带上已经提交日志索引。Follower收到Leader发出的心跳append_entries后,就可以确认刚才的log已经被commit(提交)了,这个时候Follower才会把日志应用到本地状态机。下表即是append_entries请求的内容,其中leaderCommit即是Leader已经确认提交的最大日志索引。Follower在收到Leader发出的append_entries后即可以通过leaderCommit字段决定哪些日志可以应用到状态机。

4,向raft系统中添加新机器时,由于配置信息不可能在各个系统上同时达到同步状态,总会有某些server先得到新机器的信息,有些server后得到新机器的信息。比如在raft系统中有三个server,在某个时间段中新增加了server4和server5这两台机器。只有server3率先感知到了这两台机器的添加。这个时候如果进行选举,就有可能出现两个Leader选举成功。因为server3认为有3台server给它投了票,它就是Leader,而server1认为只要有2台server给它投票就是Leader了。raft怎么解决这个问题呢?

产生这个问题的根本原因是,raft系统中有一部分机器使用了旧的配置,如server1和server2,有一部分使用新的配置,如server3。解决这个问题的方法是添加一个中间配置(Cold, Cnew),这个中间配置的内容是旧的配置表Cold和新的配置Cnew。这个时候server3收到添加机器的消息后,不是直接使用新的配置Cnew,而是使用(Cold, Cnew)来做决策。比如说server3在竞选Leader的时候,不仅需要得到Cold中的大部分投票,还要得到Cnew中的大部分投票才能成为Leader。这样就保证了server1和server2在使用Cold配置的情况下,还是只可能产生一个Leader。当所有server都获得了添加机器的消息后,再统一切换到Cnew。raft实现中,将Cold,(Cold,Cnew)以及Cnew都当成一条普通的日志。配置更改信息发送Leader后,由Leader先添加一条 (Cold, Cnew)日志,并同步给其它Follower。当这条日志(Cold, Cnew)提交后,再添加一条Cnew日志同步给其它Follower,通过Cnew日志将所有Follower的配置切换到最新。

Raft算法和以太坊结合
所以为了连接以太坊节点和 Raft 共识,Quorum 采用了网络节点和 Raft 节点一对一的方式来实现 Raft-based 共识

一个Transaction完整流程
1,客户端发起一笔 Transaction并通过 RPC 来呼叫节点。
2,节点通过以太坊的 P2P 协议将节点广播给网络。
3,当前的 Raft leader 对应的以太坊节点收到了 Transaction后将它打包成区块。
区块被 编码后传递给对应的 Raft leader。
leader 收到区块后通过 Raft 算法将区块传递给 follower。这包括如下步骤:
3.1,leader 发送 AppendEntries 指令给 follower。
3.2,follower 收到这个包含区块信息的指令后,返回确认回执给 leader。
3.3,leader 收到不少于指定数量的确认回执后,发送确认 append 的指令给 follower。
3.4,follower 收到确认 append 的指令后将区块信息记录到本地的 Raft log 上。
3.5,Raft 节点将区块传递给对应的 Quorum 节点。Quorum 节点校验区块的合法性,如果合法则记录到本地链上。

参考链接: http://blog.csdn.net/about_blockchain/article/details/78684901

『贰』 以太坊是什么

随着区块链技术的创新,一个新的平台诞生了,它就是以太坊。以太坊不像比特币那样只是一种加密货币,它还存在其它特征,使其成为了一个巨大的分布式计算机。


那么,到底什么是以太坊?


具体来说,以太坊(Ethereum)是一个可编程、可视化、更易用的区块链,它允许任何人编写智能合约和发行代币。就像比特币一样,以太坊是去中心化的,由全网共同记账,账本公开透明且不可窜改。


与比特币不同的是,以太坊是可编程的区块链,它提供了一套图灵完备的脚本语言,因此,开发人员可以直接用C语言等高级语言编程,转换成汇编语言,大大降低了区块链应用的开发难度。


为了更易理解,打个比方,以太坊就像是区块链里的Android,它是一个开发平台,让我们可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。它上面提供各种模块让用户来搭建应用,如果将搭建应用比作造房子,那么以太坊就提供了墙面、屋顶、地板等模块,用户只需像搭积木一样把房子搭起来,因此在以太坊上建立应用的成本和速度都大大改善。


事实上,在没有以太坊之前,写区块链应用是这样的:拷贝一份比特币代码,然后去改底层代码如加密算法,共识机制,网络协议等等(很多山寨币就是这样,改改就出来一个新币)。


至于以太坊如何运作?


与其它区块链一样,以太坊需要几千人在自己的计算机上运行一个软件,为该网络提供动力。网络中的每个节点(计算机)运行一个叫做以太坊虚拟机(EVM)的软件。如果将以太坊虚拟机想象成一个操作系统,它能理解并执行通过以太坊特定编程语言编写的软件,由以太坊虚拟机执行的软件/应用程序被称为“智能合约”。


不过,在这台计算机上操作并不是免费的,需要支付该网络自带的加密货币,叫做以太币(Ether)。以太币与比特币大致相同,除了一点,即以太币可以为在以太坊上执行智能合约而付费。


回到以太坊的发展史,以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员Vitalik Buterin受比特币启发后提出,大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台”,在2014年通过ICO众筹开始得以发展。



截至2018年2月,以太币是市值第二高的加密货币,仅次于比特币。

对于许多程序工程师和投资人而言,2015年7月30号这一天是一个大日子,经过18个月的酝酿期后,以太坊区块链平台终于正式诞生了,当天在位于布鲁克林的办公室上午11:45左右,当以太坊区块链产生第一个创世区块,随即有很多狂热的矿工在后头想要赢得第一个区块,也就是以太坊专属电子货币,以太币的所有权。当时整个办公室掌声雷动,那一天天气很糟糕,纽约一带下了大雷雨,每个人的智能手机不时传来嘈杂的洪水警告讯号。

根据该公司网站资料的说明,以太坊是一个去中心化的应用平台,以智能合约为例,设计师可以完全排除死机被监控,被诈骗或者是被第三方横加干预的可能,跟比特币一样,以太坊利用以太币吸引参加者,建立验证交易平台的网络架构,维持网络架构的运作,并且以共识决定哪些是真正发生过存在的事件,但是以太坊和比特币也有所不同,以太坊提供一些功能强大的工具,让投入开发的人创造出去,具有去中心化的软件服务,使用范围可以从线上 游戏 横跨到股票交易。

以太坊的构想源自于2013年,当时才19岁的俄裔加拿大人为例,维塔利克布特林,他当时跟比特币的核心开发者争论,区块链网络架构需要有更稳固的手稿语言才能发展其他的应用软件,不过他的想法没有被采纳,促成了他打定主意要开发一套符合自己理念的区块链网络架构共识,这家公司可以说是他跨出的第一步,在以太坊区块链上推出了应用软件,如果我们把时间往回倒转几年,就会发现一个很有趣的对照。

有位大师托瓦兹推出Linux作业系统的举动,正如布特林推出以太坊一样如出一辙。共识系统公司的联合创始人约瑟夫鲁宾谈到区块链以太坊的兴起时表示,我愈发觉得走上街头去贴海报诉求是很浪费时间的一件事,倒不如一起合作,在这个失衡的 社会 的经济体制带来要比较实际得改变。

跟许多创业者一样,鲁宾提出的愿望也很有企图心,他不只想要创立一家了不起的公司,也想借机克服这个世界上难解的问题。这个公司的应用程序会对十多个其他领域的产业带来震撼力十足的效果,他们的计划包括分布式的三重记账会计体系,针对原本广受好评,但是后来却因为集中管控儿而遭受争议的reddit论坛推出分布式的新版本,自动执行的文件格式进行管理,系统现在叫智能合约,涵盖商务 体育 和 娱乐 领域的预测市场、公开竞标的能源市场、足以和苹果电脑分庭抗礼的一整套可以供大规模协作集体创造,实现无管理阶层公司之共同管理机制的商务工具。

以太坊Ethereum由V神(Vitalik Buterin)在2014年创办,它是一个区块链底层系统,类似于互联网的操作系统,基于它开发的DAPP(去中心化应用)类似于基于互联网操作系统开发的软件APP。

它的出现主要是弥补比特币的不足,比特币只能实现点对点的电子现金交易系统,但是区块链技术在其他场景的应用却无法实现。如果每用于一个场景,就搭建一个底层基础系统,再进行开发,太耗时间和精力,成本也很高。为此,以太坊就建了一个底层系统供开发者使用,开发者只需要在其基础上开发自己的DAPP应用就可以了。去年5月数据显示,全球就已有200多个以太坊应用。

此外,以太坊也是区块链比较优秀的公链之一。不过,它的交易速度太慢令众多开发者诟病,以太坊开发者正在不断尝试研发分片技术对此现象进行改变。

以太坊的本质是一个可编程可视化而且操作简单的区块链,允许任何人编写智能合约和发行代币(这也是为什么市面上各类空气币、传销币如此之多的一个原因之一)。和比特币一样,以太坊也是去中心化的,全网共同记录以太坊的所有情况,而且公开透明不可篡改。


那你想问,以太坊和比特币的不同之处在哪?通俗地讲,你可以把以太坊理解成为能够编程的区块链,它提供了一套图灵完备的脚本语言,后续的开发人员可以直接在这个基础上进行c语言等语言编程,之后转变成汇编语言,由此降低了区块链的应用的开发难度。就好像安卓系统上,准备好了api和接口,用户直接开发app就可以这样的逻辑。从以太坊诞生之初到现在,以太坊上已经诞生了几百个应用,俄罗斯政府甚至也与以太坊基金会合作。

希望我的回答能够帮助你!

在基础层面上,以太坊是基于区块链技术的软件平台。该平台允许构建和部署分散式应用程序。以太坊里的“以太”是什么?对Ethereum感兴趣的人们经常会问“以太是什么?”

了解以太是非常重要的,因为它是以太坊功能的基础。就像所有机器使用某种燃料一样,区块链也是如此。以太坊使用以太网,这是一种独特的代码,可用作支付运行应用程序或程序的方式。就像老虎机需要硬币(或者现在的预付卡)来运行硬币一样,客户必须使用乙醚作为付款才能在以太坊运行他们所要求的操作。

大家其他人的答案真的都是太麻烦了

讲得太复杂了

以太坊


简单来说就是这么一个结论:


以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值


这个结论其实不难理解的

官方定义更加诡诈:

开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币(Ether,又称“以太币”)提供去中心化的虚拟机



以太坊简单来说就是这么一个结论:


以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值

我给大家简单地来说说吧


首先先来看下面这个视频:也就是以太坊创始人V神的视频 特别好的解释

以太坊简单来说就是这么一个结论:


以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值

官方定义更加诡诈:

以太坊是一个可编程,可视化的区块链平台。其操作功能非常多,计算汇总各类数据等等。

以太坊是区块链技术的一个质的飞跃!就好比http是互联网底层支撑技术而以太坊就是可以基于以太坊智能合约做各种生态dapp

以太坊是什么?

以太坊是互联网新时代的基础:

内建货币与支付。

用户拥有个人数据主权,且不会被各类应用监听或窃取数据。

人人都有权使用开放金融系统。

基于中立且开源的基础架构,不受任何组织或个人控制。

以太坊的创建

以太坊主网于 2015 年上线,是世界领先的可编程区块链。

和其它区块链一样,以太坊也拥有原生加密货币,叫作 Ether (ETH)。 ETH 是一种数字货币, 和比特币有许多相同的功能。 它是一种纯数字货币,可以即时发送给世界上任何地方的任何人。 ETH 的供应不受任何政府或组织控制,它是去中心化且具稀缺性的。 全世界的人们都在使用 ETH 进行支付,或将其作为价值存储和抵押品。

但与其它区块链不同的是,以太坊可以做更多的工作。 以太坊是可编程的,开发者可以用它来构建不同于以往的应用程序。

以太坊的作用

这些去中心化的应用程序(或称“dapps”)基于加密货币与区块链技术, 因而值得信任,也就是说 dapps 一旦被“上传”到以太坊,它们将始终按照编好的程序运行。 这些应用程序可以控制数字资产,以便创造新的金融应用; 同时还是去中心化的,这意味着没有任何单一实体或个人可以控制它们。

目前,全世界有成千上万名开发者正在以太坊上构建应用程序、发明新的应用程序,其中有许多现在已经可以使用:

1.加密货币钱包:让你可以使用 ETH 或其他数字资产进行低成本的即时支付

2.金融应用程序:让你可以借贷、投资数字资产

3.去中心化市场:让你可以交易数字资产,甚至就现实世界事件的“预测”进行交易

4. 游戏 :你可以拥有 游戏 内的资产,甚至可以由此获得现实收益以及更多。

以太坊社区

以太坊社区是世界上最大最活跃的区块链社区。它包括核心协议开发者、加密经济研究员、密码朋克、挖矿组织、ETH 持有者、应用开发者、普通用户、无政府主义者、财富 500 强公司。

没有公司或中心化的组织能够控制以太坊。 一直以来,以太坊由多元化的全球性社区贡献者来协同进行维护和改善,社区成员耕耘于以太坊的方方面面,从核心协议到应用程序。

以太坊拥堵的元凶找到了,竟然是它!

『叁』 TPT币未来有没有发展

有的。TPT即TokenPocket Token,是TokenPocket生态中唯一的平台通证,享有生态治理权。同时,TPT可在多种场景下流通,作为支付手段与会员权益身份证明,打通TokenPocket整个产品业务线。 当前TPT可用于多条公链资源费购买、钱包VIP功能解锁、TP广告费用支付等场景(TPT总量已从59亿枚销毁到34.6亿枚)。2021年,TP将进一步融合CeFi和DeFi,在跨链聚合交易板块做重大功能升级,为用户提供更高效的金融体验。届时TPT亦将作为核心通证,被赋予更多权益。
拓展资料:
1.比特币
比特币的概念最早由中本在2009年提出,现在是在线交易数量最多的数字货币。比特币按照中本的思想设计和发布开源软件,并在其上构建P2P网络。比特币是一种P2P数字货币。点对点传输意味着分散支付系统。与大多数货币不同,比特币并不依赖特定的货币机构发行。它是由基于特定算法的大量计算生成的。比特币经济利用整个P2P网络中由多个节点组成的分布式数据库来确认和记录所有交易,并采用密码设计来保证货币流通各个环节的安全。P2P的分散性和算法可以确保不可能通过大规模生产来人为操纵比特币的价值。
2.以太坊
以太坊是一个具有智能合约功能的开源公共区块链平台。它提供分散的虚拟机(以太坊虚拟机)来通过其特殊的加密货币以太(也称为“以太坊”)处理点对点契约。以太坊的概念最早由程序员vitalik Butlin于2013年至2014年提出,灵感来自比特币,大意是“下一代加密货币和去中心化应用平台”。2014年开始通过ICO众筹发展。截至2018年6月,以太坊是市值第二高的加密货币,以太坊也被称为“第二代区块链平台”,仅次于比特币。
3.泰达币
泰达币的优势在于率先发行。目前市场价值排名第五。由于它是一种稳定的货币,其波动性一般较小,因此不适合投资者玩小游戏。此外,无论怎样,它都可能面临破产。在公司开户的银行也可能破产,可能存在捐赠和逃跑的风险。虽然它是一种稳定的货币,但投资者应该多加关注和谨慎,虽然这种情况很少发生,但在货币圈还是有可能的,潜在的风险很大。

『肆』 自己发行的代币怎么炒价

自己发行的代币怎么炒价:
1.
双向交易:适合牛市、熊市。双向交易是巨石财富GGtrade目前最普遍的交易方法,它可以根据币市行情的走势进行操作投资,可买涨、也买跌,而且接近年末,巨石财富GGtrade平台还推出了一系列的优惠福利,比如:投资收益率提升20%,可谓是对广大投资者的一大福音啊。
2.
囤币法: 适合牛市、熊市。囤币法是最简单,也是最难的玩法。最简单是因为就是买入某个币或者几个币之后,拿着半年或者一年以上不操作。基本上,收益最低都有十倍。但是新手很容易看到收益高,或者遇到币价腰斩,就打算换车或者下车,很多人很难坚持一个月不操作,那就不要说一年了。所以这其实也是最难的。
3.
牛市追跌法:只适合牛市。 用一部分闲钱,最好不超过五分之一资金。这个玩法适合玩

『伍』 以太坊源码分析--p2p节点发现

节点发现功能主要涉及 Server Table udp 这几个数据结构,它们有独自的事件响应循环,节点发现功能便是它们互相协作完成的。其中,每个以太坊客户端启动后都会在本地运行一个 Server ,并将网络拓扑中相邻的节点视为 Node ,而 Table Node 的容器, udp 则是负责维持底层的连接。下面重点描述它们中重要的字段和事件循环处理的关键部分。

PrivateKey - 本节点的私钥,用于与其他节点建立时的握手协商
Protocols - 支持的所有上层协议
StaticNodes - 预设的静态 Peer ,节点启动时会首先去向它们发起连接,建立邻居关系
newTransport - 下层传输层实现,定义握手过程中的数据加密解密方式,默认的传输层实现是用 newRLPX() 创建的 rlpx ,这不是本文的重点
ntab - 典型实现是 Table ,所有 peer Node 的形式存放在 Table
ourHandshake - 与其他节点建立连接时的握手信息,包含本地节点的版本号以及支持的上层协议
addpeer - 连接握手完成后,连接过程通过这个通道通知 Server

Server 的监听循环,启动底层监听socket,当收到连接请求时,Accept后调用 setupConn() 开始连接建立过程

Server的主要事件处理和功能实现循环

Node 唯一表示网络上的一个节点

IP - IP地址
UDP/TCP - 连接使用的UDP/TCP端口号
ID - 以太坊网络中唯一标识一个节点,本质上是一个椭圆曲线公钥(PublicKey),与 Server 的 PrivateKey 对应。一个节点的IP地址不一定是固定的,但ID是唯一的。
sha - 用于节点间的距离计算

Table 主要用来管理与本节点与其他节点的连接的建立更新删除

bucket - 所有 peer 按与本节点的距离远近放在不同的桶(bucket)中,详见之后的 节点维护
refreshReq - 更新 Table 请求通道

Table 的主要事件循环,主要负责控制 refresh revalidate 过程。
refresh.C - 定时(30s)启动Peer刷新过程的定时器
refreshReq - 接收其他线程投递到 Table 的 刷新Peer连接 的通知,当收到该通知时启动更新,详见之后的 更新邻居关系
revalidate.C - 定时重新检查以连接节点的有效性的定时器,详见之后的 探活检测

udp 负责节点间通信的底层消息控制,是 Table 运行的 Kademlia 协议的底层组件

conn - 底层监听端口的连接
addpending - udp 用来接收 pending 的channel。使用场景为:当我们向其他节点发送数据包后(packet)后可能会期待收到它的回复,pending用来记录一次这种还没有到来的回复。举个例子,当我们发送ping包时,总是期待对方回复pong包。这时就可以将构造一个pending结构,其中包含期待接收的pong包的信息以及对应的callback函数,将这个pengding投递到udp的这个channel。 udp 在收到匹配的pong后,执行预设的callback。
gotreply - udp 用来接收其他节点回复的通道,配合上面的addpending,收到回复后,遍历已有的pending链表,看是否有匹配的pending。
Table - 和 Server 中的ntab是同一个 Table

udp 的处理循环,负责控制消息的向上递交和收发控制

udp 的底层接受数据包循环,负责接收其他节点的 packet

以太坊使用 Kademlia 分布式路由存储协议来进行网络拓扑维护,了解该协议建议先阅读 易懂分布式 。更权威的资料可以查看 wiki 。总的来说该协议:

源码中由 Table 结构保存所有 bucket bucket 结构如下

节点可以在 entries replacements 互相转化,一个 entries 节点如果 Validate 失败,那么它会被原本将一个原本在 replacements 数组的节点替换。

有效性检测就是利用 ping 消息进行探活操作。 Table.loop() 启动了一个定时器(0~10s),定期随机选择一个bucket,向其 entries 中末尾的节点发送 ping 消息,如果对方回应了 pong ,则探活成功。

Table.loop() 会定期(定时器超时)或不定期(收到refreshReq)地进行更新邻居关系(发现新邻居),两者都调用 doRefresh() 方法,该方法对在网络上查找离自身和三个随机节点最近的若干个节点。

Table 的 lookup() 方法用来实现节点查找目标节点,它的实现就是 Kademlia 协议,通过节点间的接力,一步一步接近目标。

当一个节点启动后,它会首先向配置的静态节点发起连接,发起连接的过程称为 Dial ,源码中通过创建 dialTask 跟踪这个过程

dialTask表示一次向其他节点主动发起连接的任务

在 Server 启动时,会调用 newDialState() 根据预配置的 StaticNodes 初始化一批 dialTask , 并在 Server.run() 方法中,启动这些这些任务。

Dial 过程需要知道目标节点( dest )的IP地址,如果不知道的话,就要先使用 recolve() 解析出目标的IP地址,怎么解析?就是先要用借助 Kademlia 协议在网络中查找目标节点。

当得到目标节点的IP后,下一步便是建立连接,这是通过 dialTask.dial() 建立连接

连接建立的握手过程分为两个阶段,在在 SetupConn() 中实现
第一阶段为 ECDH密钥建立 :

第二阶段为协议握手,互相交换支持的上层协议

如果两次握手都通过,dialTask将向 Server 的 addpeer 通道发送 peer 的信息

『陆』 简评三个基于VRF的共识算法

上交所技术公司  朱立

Algorand、Dfinity和Ouroboros Praos三个共识算法(Dfinity虽然是项目名,这里用来称呼其共识算法也应无不妥)近期较受关注,而且都是基于VRF(Verifiable Random Function) 设计,可以对照学习。Algorand的版本很多,以下单指  1607.01341v9 ,暂称其为Algorand'(笔者手中另有Algorand的 最新版本 ,其中已对下文提及的几处问题完成了修正,可与本文参看)。

一、VRF的共性

VRF的意义很好理解——用以完成出块人(群)的随机选择。为此,VRF的返回值应尽力难以预测。先看Algorand'和Dfinity的套路是怎么做的:大体上是先将前一个随机数(最初的随机数却是协议给定的)和某种代表高度、轮次的变量进行组合,用某种私钥对之进行签名(或者是先签名再组合),最后哈希一下得出最新的随机数。这样产生的随机数旁人很容易验证其合乎算法,"V"就这样得到了;而哈希返回值又是随机分布的,“R”也因此得到保证。在此过程中,为降低操纵结果的可能性,有两个注意事项: A) 签名算法应当具有唯一性,也就是用同一把私钥对同样的信息进行签名,只有一个合法签名可以通过验证——普通的非对称加解密算法一般不具备这个属性,如SM2。如果用的签名算法没有这种uniqueness属性,那在生成新随机数的时候就存在通过反复多次尝试签名以挑出最有利者的余地,会降低安全性。 B) 避免在生成新随机数时将当前块的数据作为随机性来源之一,比如引用本块交易列表的merkle root值等等,因为这样做会给出块人尝试变更打包交易顺序、尝试打包不同交易以产生最有利的新随机数的余地。在设计和检视新的共识算法时,以上两个注意事项是要特别留意的。

考察一下VRF的返回结果应该如何运用。目前所见用法中,VRF的返回结果可以用来公开完成节点或节点群体的选择,也可以私密地完成选择。以Dfinity为例,它是利用mod操作来唯一、公开地确定一个Group。Algorand'、Ouroboros Praos是私密选择的范例,大致套路是对VRF的最新返回值,配上轮次等变量后用私钥进行签名并哈希,如果哈希值小于某个阈值,节点就可以私密地知道自己被选中。这种方法很可能在网络节点数较多时的表现会更稳定,否则幸运儿个数上下波动会较大,进而影响协议表现,包括空块和分叉。

二、简评强同步假设版本的Algorand'

私密选择提供了较强的抗击定点攻击的能力,但由于幸运儿的总数对于任何一个幸运儿都是不能预知的,也因此给后续共识算法的设计和区块链的优化带来了困难。Algorand‘采用了很强的同步网络假设(同步网络假设下的共识算法当然容易做一些),要求预先知道网络消息传播时间的上限:在固定时间内完成对固定比例的用户的网络传播。比如要知道,1KB消息,在1秒钟内完成全网95%的传播,而1MB消息需要1.5分钟完成全网95%的传播。但这个传输上限应该如何选择? 通过一段时间的统计结果再乘以一个系数这种经验统计?只能说“感觉上可以”,但如果要严谨和安全,Algorand‘算法应该补充证明即使在遭遇DDOS或互联网拥堵的情况下消息传播严重超限后算法仍然能够保证安全——然而这个证明是缺失的。作为对照,Ouroboros Praos公开承认之前在同步网络假设下设计的Ouroboros协议在异步网络条件下会出错,所以才又做了Ouroboros Praos;新版本的Algorand承认在弱同步网络时会在不同的块上达成共识(后续网络恢复强同步时分叉可以得到解决)云云,这些都可资参考。

即使我们暂且认可Algorand'算法可以通过设定一个很大的传播时间上限来回应上述问题,但随之而来的是此时可以看出此算法缺乏一个非常好的特性:Responsiveness。这个特性指的是:若一个协议被设计为在一个较大的传播时间上限DELTA下工作,但若实际传播时间是较小的delta,则协议的实际推进步调将只和delta有关,这种协议被称为Responsive的。具有Responsive特性的共识算法再配以同步网络假设会非常理想——出于安全,上限可以设置很大,然而协议执行速度只和当时网络条件有关。Algorand'并不具有这种特性。平均而言,Algorand'完成共识所需的消息传送次数是11轮,每轮如果要确保安全,完成共识的时间就会很长,单个分区的吞吐量就不会太高。当然,架构设计涉及很多取舍,最终评价一个算法好还是不好还是要回到初心——准备拿来实现的目标是什么。上述分析只是尝试客观地指出Algorand'算法的几个少为人知的固有特征,供读者自行评估。

三、简评Dfinity的可扩展性问题

私密选择并且立即上任的做法,也给系统分片带来了极大挑战。Dfinity是明确要做分片(Sharding)的,所以必须直面挑战。可扩展性问题非常复杂,完整解决这个问题需要通盘考虑网络、存储、计算三方面的可扩展性——时下大多数区块链3.0项目只注意到计算的分片和可扩展性,忽略了其余二者,从而不可能真正实现理想的扩展。由于公链节点网络带宽的制约,计算合约所需的数据通常很难迅速地从一个节点拷贝到另一节点,所以就算用VRF实现了飘忽来去的出块节点选择,存储节点是没法同样飘逸如风的。明显的选择有那么几个:全部节点存储全部数据,不同节点静态地分配用来存储不同分区。前者的可扩展性很差,对于后者而言,如果出块节点漂浮不定且出块节点还需要完成合约运算,就意味着基于P2P网络来回远程访问存储,性能多半急剧下降;动态决定的出块节点只完成排序共识,计算能力和存储捆绑,通过静态分区提供可扩展性,可能是合理的应对。然而,最可恨的就是“然而”二字——即使如此,系统还存在一处对存储和网络构成压力的所在:最终用户提交的待打包交易。普通公链(先不考虑EOS那种)的带宽有限,如果用户提交的待打包交易必须粗放型地全网泛滥传播,那现有网络带宽可以提供多少TPS?如果出块节点是静态分区或者至少提前一段时间公开知晓,事情尚有回旋余地;如果出块节点是如此飘忽不定,而且直到最后一刻也只有这些节点自己知道,那无论是用户还是出块节点候选人看起来最直接的应对之道就是全网泛滥传播全部待打包交易、保存全部待打包交易,这样带宽和存储仍然成为系统瓶颈。

所以这里碰到的,本质上还是安全、可扩展性、去中心化的不可能三角。

四、简评Ouroboros Praos

BM怼 Ouroboros的文字已经流传广泛。BM的话当然有些明显是不对的,比如Ouroboros的DPOS是指"Dynamic [stake distribution] POS"而不是BM的Delegate POS,但其关于Pareto分布的评论则值得玩味。如果我们仔细浏览后出的Ouroboros Praos,可以发现协议的安全假设和安全证明完全没有考虑经济博弈因素,因此洋洋洒洒的证明很可能会不得要领而错过真正需要防护的方向——毕竟一直以来POS/DPOS这些协议的血管里面流淌的就是基于经济博弈和人性进行设计的血液。最明显的例子是在forward secure signature的实现方法上,协议目前的设计是要求每个好的节点自觉主动地安全删除用过的私钥,而完全没有考虑近乎零的私钥保存成本如何面对bribe attack的诱惑,然而这却是值得考虑的。除了形式化证明之外,Ouroboros Praos本身并没有太多值得关注的协议特征,总体上就是用VRF抽签结合POS算法并针对某些安全假设进行了形式化证明,其做事的态度是非常值得赞赏的。

五、总结

这几个算法本身颇有创意,也很值得学习。与此同时,在看过以太坊CASPER目前披露的分区技术后,笔者的体会是:区块链3.0的竞争才刚刚开始,从以太坊团队的技术路线看,他们的技术考量和选择要比很多宣称要超越以太坊的团队来得深刻和全面。如果当真要超越以太坊,还是应该先从理解以太坊开始。

顺便感谢趣链邱炜伟博士对本文的贡献!

『柒』 什么是以太坊

首先回答您什么是以太坊,以太坊是一种编程的语言也是一个平台,而投资/投机者们所关注的以太坊其实是以太币,也就是由以太坊衍生的一种数字代币——eth以太币(ethereum)

以太坊有没有投资前景,我们只需要看它的价值,从几十元到几百元的涨幅之大,且不说未来的泡沫与否,单说这个阶段升值的空间,还是值得大家关注的!
以太坊交易平台,目前我推荐btctrade平台(比特币交易网)国内比较靠谱的大的交易平台!2016年就上线了以太坊,币价涨势惊人!
以太坊(Ethereum)是将比特币中的一些技术和概念运用于计算领域的一项创新。比特币被认为是一个系统,该系统维护了一个安全地记录了所有比特币账单的共享的账簿。以太坊利用了很多跟比特币类似的机制(比如区块链技术和 P2P 网络),来维护一个共享的计算平台,这个平台可以灵活且安全地运行用户想要的任何程序(当然也包括类似比特币的区块链程序)。

『捌』 区块链技术有哪些区块链核心技术介绍


当下最火热的互联网话题是什么,不用小编说也知道,那就是区块链技术,不过不少朋友只是听说过这个技术,对其并没有过多的深入理解,那么区块链技术有哪些?下面我们将为大家带来区块链核心技术介绍,以作大家参考之用。
区块链技术核心有哪些?
区块链技术可以是一个公开的分类账(任何人都可以看到),也可以是一个受许可的网络(只有那些被授权的人可以看到),它解决了供应链的挑战,因为它是一个不可改变的记录,在网络参与者之间共享并实时更新。
区块链技术----数据层:设计账本的数据结构
核心技术1、区块+链:
从技术上来讲,区块是一种记录交易的数据结构,反映了一笔交易的资金流向。系统中已经达成的交易的区块连接在一起形成了一条主链,所有参与计算的节点都记录了主链或主链的一部分。
每个区块由区块头和区块体组成,区块体只负责记录前一段时间内的所有交易信息,主要包括交易数量和交易详情;区块头则封装了当前的版本号、前一区块地址、时间戳(记录该区块产生的时间,精确到秒)、随机数(记录解密该区块相关数学题的答案的值)、当前区块的目标哈希值、Merkle数的根值等信息。从结构来看,区块链的大部分功能都由区块头实现。
核心技术2、哈希函数:
哈希函数可将任意长度的资料经由Hash算法转换为一组固定长度的代码,原理是基于一种密码学上的单向哈希函数,这种函数很容易被验证,但是却很难破解。通常业界使用y=hash(x)的方式进行表示,该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。
常使用的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384及SHA-512等。以SHA256算法为例,将任何一串数据输入到SHA256将得到一个256位的Hash值(散列值)。其特点:相同的数据输入将得到相同的结果。输入数据只要稍有变化(比如一个1变成了0)则将得到一个完全不同的结果,且结果无法事先预知。正向计算(由数据计算其对应的Hash值)十分容易。逆向计算(破解)极其困难,在当前科技条件下被视作不可能。
核心技术3、Merkle树:
Merkle树是一种哈希二叉树,使用它可以快速校验大规模数据的完整性。在区块链网络中,Merkle树被用来归纳一个区块中的所有交易信息,最终生成这个区块所有交易信息的一个统一的哈希值,区块中任何一笔交易信息的改变都会使得Merkle树改变。
核心技术4、非对称加密算法:
非对称加密算法是一种密钥的保密方法,需要两个密钥:公钥和私钥。公钥与私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密,从而获取对应的数据价值;如果用私钥对数据进行签名,那么只有用对应的公钥才能验证签名,验证信息的发出者是私钥持有者。
因为加密和解密使用败裂仿的是两个不同的密钥,所以这种算法叫做非对称加密算法,而对称加密在加密与解密的过程中使用的是同一把密钥。
区块链技术----网络层:实现记账节点的去中心化
核心技术5、P2P网络:
P2P网络(对等网络),又称点对点技术,是没有中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同,对等网络的每个用户端既是一个节点,也有服务器的功能。国内的迅雷软件采用的就是P2P技术。P2P网络其具有去中心化与健壮性等特点。
区块链技术----共识层:调配记账节点的任务负载
核心技术6、共识机制:
共识机制,就是所有记账节点之间如何达成共识,去认定一个记录的有效性,这既是认定的手段,也是防止篡改的手段。目前主要有四大类共识机制:PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法。
PoW(ProofofWork,工作量证明):PoW机制,也就是像比特币的挖矿机制,矿工通过把网络尚未记录的现有交易打包到一个区块,然后不断遍历尝试来寻找一个随机数,使得新区块加上随机数的哈希值满足一定的难度条件。找到满足条件的随机数,就相当于确定了区块链最新的一个区块,也相当于获得了区块链的本轮记账权。矿工把满足挖矿难度条件的区块在源伏网络中广播出去,全网其他节点在验证该区块满足挖矿难度条件,同时区块里的交易数据符合协议规范后,将各自把该区块链接到自己版本的区块链上,从而在全网形成对当前网络状态的共识。
PoS(ProofofStake,权益证明):PoS机制,要求节点提供拥有一定数量的代币证明来获取竞争区块链记账权的一种分布式共识机制。如果单纯依靠代币余额来决定记账者必然察纤使得富有者胜出,导致记账权的中心化,降低共识的公正性,因此不同的PoS机制在权益证明的基础上,采用不同方式来增加记账权的随机性来避免中心化。例如点点币(PeerCoin)PoS机制中,拥有最多链龄长的比特币获得记账权的几率就越大。NXT和Blackcoin则采用一个公式来预测下一记账的节点。拥有多的代币被选为记账节点的概率就会大。未来以太坊也会从目前的PoW机制转换到PoS机制,从目前看到的资料看,以太坊的PoS机制将采用节点下赌注来赌下一个区块,赌中者有额外以太币奖,赌不中者会被扣以太币的方式来达成下一区块的共识。
DPoS(DelegatedProof-Of-Stake,股份授权证明):DPoS很容易理解,类似于现代企业董事会制度。比特股采用的DPoS机制是由持股者投票选出一定数量的见证人,每个见证人按序有两秒的权限时间生成区块,若见证人在给定的时间片不能生成区块,区块生成权限交给下一个时间片对应的见证人。持股人可以随时通过投票更换这些见证人。DPoS的这种设计使得区块的生成更为快速,也更加节能。
分布式一致性算法:分布式一致性算法是基于传统的分布式一致性技术。其中有分为解决拜占庭将军问题的拜占庭容错算法,如PBFT(拜占庭容错算法)。另外解决非拜占庭问题的分布式一致性算法(Pasox、Raft),详细算法本文不做说明。该类算法目前是联盟链和私有链场景中常用的共识机制。
综合来看,POW适合应用于公链,如果搭建私链,因为不存在验证节点的信任问题,可以采用POS比较合适;而联盟链由于存在不可信局部节点,采用DPOS比较合适。
区块链技术----激励层:制定记账节点的"薪酬体系"
核心技术7、发行机制和激励机制:
以比特币为例。比特币最开始由系统奖励给那些创建新区块的矿工,该奖励大约每四年减半。刚开始每记录一个新区块,奖励矿工50个比特币,该奖励大约每四年减半。依次类推,到公元2140年左右,新创建区块就没有系统所给予的奖励了。届时比特币全量约为2100万个,这就是比特币的总量,所以不会无限增加下去。
另外一个激励的来源则是交易费。新创建区块没有系统的奖励时,矿工的收益会由系统奖励变为收取交易手续费。例如,你在转账时可以指定其中1%作为手续费支付给记录区块的矿工。如果某笔交易的输出值小于输入值,那么差额就是交易费,该交易费将被增加到该区块的激励中。只要既定数量的电子货币已经进入流通,那么激励机制就可以逐渐转换为完全依靠交易费,那么就不必再发行新的货币。
区块链技术----合约层:赋予账本可编程的特性
核心技术8、智能合约:
智能合约是一组情景应对型的程序化规则和逻辑,是通过部署在区块链上的去中心化、可信共享的脚本代码实现的。通常情况下,智能合约经各方签署后,以程序代码的形式附着在区块链数据上,经P2P网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约封装了预定义的若干状态及转换规则、触发合约执行的情景、特定情景下的应对行动等。区块链可实时监控智能合约的状态,并通过核查外部数据源、确认满足特定触发条件后激活并执行合约。
以上就是小编为您带来的区块链技术有哪些?区块链核心技术介绍的全部内容。

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