1.1引言

这个系列使用golang从零开始写一个比特币轻量化节点。最终达到和实际的比特币网络进行交易和SPV(Simplified Payment Verification)。

注意:大部分代码都源自BTCD,实际上也是一个BTCD源码分析文章。最终实现以下功能:

1. 连接到比特币的网络(包括 mainnet, testnet, simnet)
2. 加入到比特币网络("version handshake")
3. 向其他节点获取blockchain state
4. 下载blockhain heads
5. 实现SPV(Simplified Payment Verification)
6. 交易比特币

注:阅读前请确认已经对比特币的区块链结构已经有初步的了解。

1.2代码地址

图说比特币Part_1

1.3搭建测试网络

编程初期我们使用BCTD自带的测试网络。测试网络的配置如下:

# btcd.conf
[Application Options]
datadir=./btcd/data
listen=127.0.0.1:9333
simnet=1
nobanning=1
debuglevel=debug

1. listen 是测试网络的ip
2. simnet 代表模拟网络(Simulation Network)
3. nobanning 不要禁止任何节点
4. debuglevel=debug 输出日志信息

启动终端输入命令: btcd --configfile ./btcd.conf 即可启动测试网络。

1.4 节点建立连接

比特币系统中,节点通过进行初始 "握手",建立连接。
Version:版本消息(关键内容:版本号,当前节点区块链的区块高度)
Verack:确认已收到消息

part 1 的最终效果就是与比特币网络发送和接受消息,建立连接。

1.5代码结构

1.6 时序图

1.7 通信协议

追求妹子的第一步是了解对方想要什么,比如刚认识的时候首先看看颜值,颜值不行的基本就是冷处理备胎好人卡三连了。节点间通信也是一样,一开始的时候先看看版本,版本不行的也是被拒绝的下场。

// #msgversion.go
type MsgVersion struct {
 // Version of the protocol the node is using.
 ProtocolVersion int32
 // Bitfield which identifies the enabled services.
 Services ServiceFlag
 // Time the message was generated. This is encoded as an int64 on the wire.
 Timestamp time.Time
 // Address of the remote peer.
 AddrYou NetAddress
 // Address of the local peer.
 AddrMe NetAddress
 // Unique value associated with message that is used to detect self
 // connections.
 Nonce uint64
 // The user agent that generated messsage. This is a encoded as a varString
 // on the wire. This has a max length of MaxUserAgentLen.
 UserAgent string
 // Last block seen by the generator of the version message.
 LastBlock int32
 // Don't announce transactions to peer.
 DisableRelayTx bool
}

1. ProtocolVersion表示协议版本,版本号越大则代表版本越新。详见Protocol Versions

2. Services 代表节点支持的服务。暂时使用1表示全节点

3. UserAgent 类似于http协议的User-Agent ,包含节点软件的名称和版本

4. LastBlock 代表最新区块的高度

MsgVersion代表了需要发送的内容。
由于消息的底层是字节序列,所有我们需要约定好字节序列的格式。

// #message.go
type messageHeader struct {
 magic BitcoinNet // 4 bytes
 command string // 12 bytes
 length uint32 // 4 bytes
 checksum [4]byte // 4 bytes
}

1. magic 表示网络类型,目前用SimNet表示测试网络。
2. command 表示命令名称,目前用CmdVersion表示这是获取版本的命令。
3. length 表示数据内容的长度。
4. checksum 数据内容的双重哈希。

数据内容的获取接口为下方的BtcEncode。
数据内容的最大长度的获取接口为下方的MaxPayloadLength。
命令名称的获取接口为下方的Command。

// #message.go
type Message interface {
 BtcDecode(io.Reader, uint32, MessageEncoding) error
 BtcEncode(io.Writer, uint32, MessageEncoding) error
 Command() string
 MaxPayloadLength(uint32) uint32
}

最终发送的消息字节序列格式:

BYTES(Msg.magic) + BYTES(Msg.Command()) + BYTES(Msg.length) + BYTES(Msg.checksum) + BYTES(Msg.BtcEncode())

1.8测试:

结果如下:

$ go run ./
INFO[0000] version70013 
INFO[0000] verack 

1.9总结:

关键内容是message的解构,有消息头和消息组成。

最终发送的消息字节序列格式:

BYTES(Msg.magic) + BYTES(Msg.Command()) + BYTES(Msg.length) + BYTES(Msg.checksum) + BYTES(Msg.BtcEncode())

参考资料:
BTCD
比特币消息协议
Tinybit
《比特币白皮书》
《解构区块链》

本文来自:简书

感谢作者:ke_chain

查看原文:图说比特币 Part 1

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