节点发现算法
核心数据结构
NodeTable类负责以太坊的节点发现，NodeTable采用kademlia（KAD）算法进行节点发现
- NodeTable维护一个网络节点列表，此列表为当前可用节点，供上层使用
- 由于NodeID经过sha3生成出的Hash为256位。列表有256-1=255项，其中-1是因为刨除了当前节点（本机）
- 列表的每一项位一个节点桶（NodeBucket）,每个桶中最多放16个节点
- 列表的第i项代表据当前节点（本机）距离为i+1的网络节点集合
节点探索算法
其中节点间距离定义如下：
- 节点NodeID(512位)会先用sha3算法生成一个256位hash。算两个节点的256位hash的XOR值，节点距离定义为此XOR值的1位最高位的位数。（例如：0010 0000 1000 0101 位XOR值的化 那么这两个节点的距离为14）
- 此处的NodeID为网络节点公钥（512位）
- 注意：这里的节点距离与机器的物理距离无关，这个距离仅仅是逻辑上的一种约定
发现算法思路如下
- 先随机一个目标节点的NodeID
- 在列表中以相对NodeID的“距离”为指标，由近及远查找此待连节点“附近”的节点。并将这些节点放入“附近”节点集合
- 向目标节点的“附近”节点集合中的每个节点发送FindNode消息
- 若在目标节点的”附近”没有搜到节点，则返回步骤1
- 否则等待600ms后跳转到步骤2
节点的状态
- Pending：
- 挂起状态，每个新发现的节点或通过代码添加的节点的初始状态
- 在新增节点时会向此节点发送Ping消息，已查看是否在线
- Alive：此状态说明Pong消息已收到，此节点在线。
- Evicted：由于对当前节点某个距离的桶最多只允许存在16个节点，若在此距离发现的新节点正好超过了限额，则新节点保留，桶中最老的节点会被唤出，进入此状态
如何冷启动
由于初始化时节点列表为空，所以不可能找到目标节点的所谓附近节点。这就需要一些初始种子节点进行连接。在eth客户端启动时会添加5个种子节点，这些节点的NodeID、ip、端口被硬编码在Host.pocHosts函数中。
std::unordered_map<Public, std::string> Host::pocHosts()
{
return {
// Mainnet:
{ Public("a979fb575495b8d6db44f750317d0f4622bf4c2aa3365d6af7c284339968eef29b69ad0dce72a4d8db5ebb4968de0e3bec910127f134779fbcb0cb6d3331163c"), "52.16.188.185:30303" },
{ Public("de471bccee3d042261d52e9bff31458daecc406142b401d4cd848f677479f73104b9fdeb090af9583d3391b7f10cb2ba9e26865dd5fca4fcdc0fb1e3b723c786"), "54.94.239.50:30303" },
{ Public("1118980bf48b0a3640bdba04e0fe78b1add18e1cd99bf22d53daac1fd9972ad650df52176e7c7d89d1114cfef2bc23a2959aa54998a46afcf7d91809f0855082"), "52.74.57.123:30303" },
// Testnet:
{ Public("6ce05930c72abc632c58e2e4324f7c7ea478cec0ed4fa2528982cf34483094e9cbc9216e7aa349691242576d552a2a56aaeae426c5303ded677ce455ba1acd9d"), "13.84.180.240:30303" },
{ Public("20c9ad97c081d63397d7b685a412227a40e23c8bdc6688c6f37e97cfbc22d2b4d1db1510d8f61e6a8866ad7f0e17c02b14182d37ea7c3c8b9c2683aeb6b733a1"), "52.169.14.227:30303" },
};
}
节点发现协议
- 协议：
- FindNode：节点查询协议，向目标节点询问其临近节点列表
- Neighbours：响应FindNode消息，当某节点接到其它节点发来的FindNode消息时，会回送Neighbours消息，其中携带了此节点的附近节点
- PingNode：用来查看节点是否存活。对于缺失NodeID的节点，也可用来询问其NodeID
- Pong：对PingNode消息的响应
- 协议交互：
- 在上面的算法描述中，当前节点会向随机选定的节点的附近节点集合中每个节点发送FindNode消息，表示希望查这些节点的附近节点
- 这些节点在接收到FindNode消息会需要向发送节点回送Neighbours消息，并在此消息内含有所在节点的附近节点集合
- 当前节点在收到回送的Neighbours消息后，会将Neighbours中所携带的节点加入到自己的网络节点列表中，并对这些携带节点发送Ping消息
- 等到Pong的消息到达，证明此节点存活，并加入到节点列表中
