来源:巴比特 作者:区小白
上节开始我们已经开始讲解比特币系统中P2P网络是如何建立的。还记得在比特币系统启动的的第12步的讲解中,我们提到有几个线程相关的处理非常重要吗?以下内容正是基于此做了详细的讲解。由于篇幅过长,我们分几篇文章依次道来。
P2P 网络的建立是在比特币系统启动的第 12 步,最后时刻调用 CConnman::Start
方法开始的。
本部分内容在 net.cpp
、net_processing.cpp
等文件中。
下面开始讲解各个线程的具体处理。
1、ThreadSocketHandler
详情见上一篇文章:
从零开始学习比特币(五)–P2P网络建立的流程之套接字的读取和发送
2、ThreadDNSAddressSeed
这个线程的目标是,通过查询DNS节点来找到足够多的比特币节点。找到之后才可以连接比特币网络进行同步。
只有在需要地址时才查询 DNS 种子,当我们不需要 DNS 种子时,会避免 DNS 种子查询。这样可以通过创建更少的识别 DNS 请求来提高用户隐私。
线程定义在 net.cpp
文件的 1603 行。下面我们开始进行具体的解读。
如果对等节点的数量大于 0,且没有指定
-forcednsseed
,或指定了但值为false
,进行下面的处理:遍历所有的节点,如果节点已成功连接,且不是引导节点,且fOneShot
属性为假,且不是不是手动连接的,且不是入站节点,那么变量nRelevant
加1。如果变量nRelevant
大于2,即 P2P 网络已经可用,则退出函数。if ((addrman.size() > 0) &&
(!gArgs.GetBoolArg("-forcednsseed", DEFAULT_FORCEDNSSEED))) {
if (!interruptNet.sleep_for(std::chrono::seconds(11)))
return;LOCK(cs_vNodes);
int nRelevant = 0;
for (auto pnode : vNodes) {
nRelevant += pnode->fSuccessfullyConnected && !pnode->fFeeler && !pnode->fOneShot && !pnode->m_manual_connection && !pnode->fInbound;
}
if (nRelevant >= 2) {
LogPrintf("P2P peers available. Skipped DNS seeding.\n");
return;
}
}获取并遍历所有的 DNS 种子节点。
for (const std::string &seed : vSeeds) {
if (interruptNet) {
return;
}
if (HaveNameProxy()) {
AddOneShot(seed);
} else {
std::vector<CNetAddr> vIPs;
std::vector<CAddress> vAdd;
ServiceFlags requiredServiceBits = GetDesirableServiceFlags(NODE_NONE);
std::string host = strprintf("x%x.%s", requiredServiceBits, seed);
CNetAddr resolveSource;
if (!resolveSource.SetInternal(host)) {
continue;
}
unsigned int nMaxIPs = 256; // Limits number of IPs learned from a DNS seed
if (LookupHost(host.c_str(), vIPs, nMaxIPs, true))
{
for (const CNetAddr& ip : vIPs)
{
int nOneDay = 24*3600;
CAddress addr = CAddress(CService(ip, Params().GetDefaultPort()), requiredServiceBits);
addr.nTime = GetTime() - 3*nOneDay - GetRand(4*nOneDay); // use a random age between 3 and 7 days old
vAdd.push_back(addr);
found++;
}
addrman.Add(vAdd, resolveSource);
} else {
// We now avoid directly using results from DNS Seeds which do not support service bit filtering,
// instead using them as a oneshot to get nodes with our desired service bits.
AddOneShot(seed);
}
}
}下面,对上面的代码进行讲解。
如果指定了代理,则调用
AddOneShot
方法,保存当前 DNS 种子节点到vOneShots
集合中。否则,进行下面的处理:生成一个地址对象
addr
。然后调用其SetSpecial
方法进行处理。在该方法内部,如果 DNS种子节点不是以.onion
结尾,即不是暗网地址,则直接返回假。否则进行下面的处理。调用DecodeBase32
方法,解析不包括暗网后缀在内的具体的地址。接下来,检查地址的长度是否不等于指定的长度,如果是则返回假。否则,对地址进行处理并转化为IP地址,然后返回真。bool CNetAddr::SetSpecial(const std::string &strName)
{
if (strName.size()>6 && strName.substr(strName.size() - 6, 6) == ".onion") {
std::vector<unsigned char> vchAddr = DecodeBase32(strName.substr(0, strName.size() - 6).c_str());
if (vchAddr.size() != 16-sizeof(pchOnionCat))
return false;
memcpy(ip, pchOnionCat, sizeof(pchOnionCat));
for (unsigned int i=0; i<16-sizeof(pchOnionCat); i++)
ip[i + sizeof(pchOnionCat)] = vchAddr[i];
return true;
}
return false;
}如果前面方法返回的结果为真,即 DNS 种子为暗网地址,则把当前地址加入
vIP
集合,并返回。CNetAddr addr;
if (addr.SetSpecial(std::string(pszName))) {
vIP.push_back(addr);
return true;
}生成一个类型为
addrinfo
的结构体对象 aiHint,并设置其各个属性值。生成一个类型为
addrinfo
的结构体对象 aiRes,然后调用getaddrinfo
方法,根据 DNS 种子节点来获取一个地址链接表。这个方法是系统提供的方法,返回的是一个 sockaddr 结构的链表而不是一个地址清单。第一个参数是一个主机名或者地址串,第二个参数是一个服务名或者10进制端口号数串,第三个参数可以是一个空指针,也可以是一个指向某个addrinfo结构的指针,调用者在这个结构中填入关于期望返回的信息类型的暗示,最后一个参数是返回的结果。int nErr = getaddrinfo(pszName, nullptr, &aiHint, &aiRes);
if (nErr)
return false;接下来只要地址信息链表不空,且当前获取的对等节点IP数量小于指定的数量或者指定的数量是0(即不限制对等节点的数量),就循环这个链表进行下面的处理。根据返回的地址信息对象,是IPV4 或者是 IPV6,生成生成不同的
CNetAddr
对象。如果这个地址对象不是内部 IP,则保存到vIP
集合中。从地址信息链表中取得下一个地址信息对象。struct addrinfo *aiTrav = aiRes;
while (aiTrav != nullptr && (nMaxSolutions == 0 || vIP.size() < nMaxSolutions))
{
CNetAddr resolved;
if (aiTrav->ai_family == AF_INET)
{
assert(aiTrav->ai_addrlen >= sizeof(sockaddr_in));
resolved = CNetAddr(((struct sockaddr_in*)(aiTrav->ai_addr))->sin_addr);
}if (aiTrav->ai_family == AF_INET6)
{
assert(aiTrav->ai_addrlen >= sizeof(sockaddr_in6));
struct sockaddr_in6* s6 = (struct sockaddr_in6*) aiTrav->ai_addr;
resolved = CNetAddr(s6->sin6_addr, s6->sin6_scope_id);
}
/* Never allow resolving to an internal address. Consider any such result invalid */
if (!resolved.IsInternal()) {
vIP.push_back(resolved);
}aiTrav = aiTrav->ai_next;
}调用
freeaddrinfo
方法,释放getaddrinfo
方法所申请的内存空间。根据
vIP
集合的大小,返回真假。生成两个集合
vIPs
、vAdd
。vIPs
集合中保存的是CNetAddr
对象,代表了一个IP地址。vAdd
集合中保存的是CAddress
对象,CAddress
继承自CService
,后者又继承自CAddress
,包含了一些关于对等节点别的信息。调用
GetDesirableServiceFlags
方法,获得服务标志位。调用
strprintf
函数,格式化 DNS 种子节点的地址。strprintf
是一个宏定义,实际调用的是 Boost 库的tfm::format
。生成类型为
CNetAddr
的地址对象resolveSource
,并调用其SetInternal
方法,设置resolveSource
的 IP。如果出错,则返回处理下一个。调用
LookupHost
方法,根据 DNS 种子节点获取其保存的对等节点列表。并保存在vIPs
集合中。LookupHost
方法内部主要调用了LookupIntern
方法进行处理。下面我们看下后者的具体处理。如果
LookupHost
方法返回结果为真,即根据当前 DNS 种子节点查找到了至少一个对等节点,则进行下面的处理。遍历vIPs
集合,根据当前的 IP 地址,生成一个CAddress
地址对象,并保存在vAdd
集合中,同时把代表找到节点的变量found
加1。调用地址管理器的Add
方法,保存多个地址。具体代码如下:
for (const CNetAddr& ip : vIPs)
{
int nOneDay = 24*3600;
CAddress addr = CAddress(CService(ip, Params().GetDefaultPort()), requiredServiceBits);
addr.nTime = GetTime() - 3*nOneDay - GetRand(4*nOneDay); // use a random age between 3 and 7 days old
vAdd.push_back(addr);
found++;
}
addrman.Add(vAdd, resolveSource);如果 LookupHost 方法返回结果为假,即根据当前 DNS 种子节点没找到一个对等节点,则调用 AddOneShot 方法进行处理。
AddOneShot
方法内部简单地把当前 DNS 种子加入vOneShots
集合。
2.1、CAddrMan::Add 方法
下面我们对地址管理器的 Add
方法做下介绍。这个方法位于 addrman.h
文件的 540 行。
这个方法主体是一个 for 循环,遍历 CAddress
集合,针对每一个 CAddress
对象调用 Add_
方法进行处理。并返回是否添加成功。代码如下:
bool Add(const std::vector<CAddress> &vAddr, const CNetAddr& source, int64_t nTimePenalty = 0)
{
LOCK(cs);
int nAdd = 0;
Check();
for (std::vector<CAddress>::const_iterator it = vAddr.begin(); it != vAddr.end(); it++)
nAdd += Add_(*it, source, nTimePenalty) ? 1 : 0;
Check();
if (nAdd) {
LogPrint(BCLog::ADDRMAN, "Added %i addresses from %s: %i tried, %i new\n", nAdd, source.ToString(), nTried, nNew);
}
return nAdd > 0;
}
接下来,我们来看一下 Add_
方法。这个方法在 addrman.cpp
文件的第254行。
如果当前地址是不可路由的,则直接返回假。
if (!addr.IsRoutable())
return false;调用
Find
方法,根据地址对象找到其对应的地址信息。std::map<CNetAddr, int>::iterator it = mapAddr.find(addr);
if (it == mapAddr.end())
return nullptr;
if (pnId)
*pnId = (*it).second;
std::map<int, CAddrInfo>::iterator it2 = mapInfo.find((*it).second);
if (it2 != mapInfo.end())
return &(*it2).second;
return nullptr;如果地址对象来源对象,设置变量
nTimePenalty
等于0。如果找到对应的地址信息,则设置地址信息的相关属性
bool fCurrentlyOnline = (GetAdjustedTime() - addr.nTime < 24 * 60 * 60);
int64_t nUpdateInterval = (fCurrentlyOnline ? 60 * 60 : 24 * 60 * 60);
if (addr.nTime && (!pinfo->nTime || pinfo->nTime < addr.nTime - nUpdateInterval - nTimePenalty))
pinfo->nTime = std::max((int64_t)0, addr.nTime - nTimePenalty);// add services
pinfo->nServices = ServiceFlags(pinfo->nServices | addr.nServices);// do not update if no new information is present
if (!addr.nTime || (pinfo->nTime && addr.nTime <= pinfo->nTime))
return false;// do not update if the entry was already in the "tried" table
if (pinfo->fInTried)
return false;// do not update if the max reference count is reached
if (pinfo->nRefCount == ADDRMAN_NEW_BUCKETS_PER_ADDRESS)
return false;// stochastic test: previous nRefCount == N: 2^N times harder to increase it
int nFactor = 1;
for (int n = 0; n < pinfo->nRefCount; n++)
nFactor *= 2;
if (nFactor > 1 && (RandomInt(nFactor) != 0))
return false;如果没有找到对应的地址信息,则生成新的地址信息。
pinfo = Create(addr, source, &nId);
pinfo->nTime = std::max((int64_t)0, (int64_t)pinfo->nTime - nTimePenalty);
nNew++;
fNew = true;在
Create
方法中,生成一个新的CAddrInfo
对象,并放到mapInfo
集合中,同时在在mapAddr
集合中增加对应的条目。具体代码如下:int nId = nIdCount++;
mapInfo[nId] = CAddrInfo(addr, addrSource);
mapAddr[addr] = nId;
mapInfo[nId].nRandomPos = vRandom.size();
vRandom.push_back(nId);
if (pnId)
*pnId = nId;
return &mapInfo[nId];接下来处理其他一些信息,代码比较简单不详述。
int nUBucket = pinfo->GetNewBucket(nKey, source);
int nUBucketPos = pinfo->GetBucketPosition(nKey, true, nUBucket);
if (vvNew[nUBucket][nUBucketPos] != nId) {
bool fInsert = vvNew[nUBucket][nUBucketPos] == -1;
if (!fInsert) {
CAddrInfo& infoExisting = mapInfo[vvNew[nUBucket][nUBucketPos]];
if (infoExisting.IsTerrible() || (infoExisting.nRefCount > 1 && pinfo->nRefCount == 0)) {
// Overwrite the existing new table entry.
fInsert = true;
}
}
if (fInsert) {
ClearNew(nUBucket, nUBucketPos);
pinfo->nRefCount++;
vvNew[nUBucket][nUBucketPos] = nId;
} else {
if (pinfo->nRefCount == 0) {
Delete(nId);
}
}
}返回真。