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目錄1 分佈式網絡介紹1.1 Kad網介紹1.2 Kad網絡節點距離1.3 K桶
1.4 Kad通信協議
2 鄰居節點
2.1 NodeTable類主要成員
2.2 鄰居節點發現方法
2.3 鄰居節點網絡拓撲及刷新機制。
1 分佈式網絡介紹
以太坊底層分佈式網絡即P2P網絡，使用了經典的Kademlia網絡，簡稱kad。
1.1 Kad網介紹
Kademlia在2002年由美國紐約大學的PetarP.Manmounkov和DavidMazieres提出，是一種分佈式散列表(DHT)技術，以異或運算爲距離度量基礎，已經在BitTorrent、BitComet、Emule等軟件中得到應用。
1.2 Kad網絡節點距離
以太坊網絡節點距離計算方法：
- Node1：節點1 NodeId
- Node2：節點2 NodeId
1.3 K桶
Kad的路由表是通過稱爲K桶的數據構造而成，K桶記錄了節點NodeId，distance，endpoint，ip等信息。以太坊K桶按照與target節點距離進行排序，共256個K桶，每個K桶包含16個節點。
圖1.1
1.4 Kad通信協議
以太坊Kad網絡中節點間通信基於UDP，主要由以下幾個命令構成，若兩個節點間PING-PONG握手通過，則認爲相應節點在線。
2 鄰居節點
2.1 NodeTable類主要成員
C++版本以太坊源碼中，NodeTable是以太坊 P2P網絡的關鍵類，所有與鄰居節點相關的數據和方法均由NodeTable類實現。
2.2 鄰居節點發現方法
鄰居節點是指加入到K桶，並通過PING-PONG握手的節點。
圖2.1
鄰居節點發現流程說明：
- 系統第一次啓動隨機生成本機節點NodeId，記爲LocalId,生成後將固定不變，本地節點記爲local-eth。
- 系統讀取公共節點信息，ping-pong握手完成後，將其寫入K桶。
- 系統每隔7200ms刷新一次K桶。
- 刷新K桶流程如下：
a. 隨機生成目標節點Id，記爲TargetId，從1開始記錄發現次數和刷新時間。
b. 計算TargetId與LocalId的距離，記爲Dlt
c. K桶中節點的NodeId記爲KadId，計算KadId與TargetId的距離，記爲Dkt
d. 找出K桶中Dlt大於Dkt的節點，記爲k桶節點，向k桶節點發送FindNODE命令，FindNODE命令包含TargetId
e. K桶節點收到FindNODE命令後，同樣執行b-d的過程，將從K桶中找到的節點使用Neighbours命令發回給本機節點。
f. 本機節點收到Neighbours後，將收到的節點寫入到K桶中。
g. 若搜索次數不超過8次，刷新時間不超過600ms，則返回到b步驟循環執行。
2.3 鄰居節點網絡拓撲及刷新機制。
圖2.2
1 TargetId爲隨機生成的虛擬節點ID。
2 以太坊Kad網絡與傳統Kad網絡的區別：
- 以太坊節點在發現鄰居節點的8次循環中，所查找的節點均在距離上向隨機生成的TargetId收斂。
- 傳統Kad網絡發現節點時，在距離上向節點本身收斂。
本文由HPB（芯鏈）團隊整理。