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CKB 节点发现协议

NumberCategoryStatusAuthorOrganizationCreated
0012Standards TrackProposalLinfeng Qian, JinYang JiangNervos Foundation2018-11-28

CKB 节点发现协议

CKB 节点发现协议主要参考了比特币的协议。主要不同点如下:

  • 节点版本号包含在 GetNodes 消息中
  • 通过 Nodes 消息来定时广播当前连接的所有节点
  • 我们使用 multiaddr 作为节点地址的格式 (不允许出现 /p2p/ 段，如果违反会被认为是不良行为并被打低分)

每次客户端启动时，如果 PeerStore 中的地址列表为空就会尝试通过 DNS 的方式获取初始地址，如果 DNS 的方式失败了就使用硬编码的种子地址来初始化地址列表。

节点发现的手段

DNS 获取地址

第一次启动的时候(引导阶段)，如果需要节点发现服务，客户端会尝试向内置的 DNS 服务器发送 DNS 请求来获取种子服务器地址。

硬编码的「种子」地址

客户端会硬编码一些「种子」节点地址，这些地址只有在 DNS 获取地址失败的时候被使用。当通过这些种子节点获取了足够多的地址后需要断开这些连接，防止它们过载。这些「种子」地址的时间戳被设置为 0 所以不会加入到 GetNodes 请求的返回值中。

「种子」节点是那些在线时间较长而且和很多其它节点互连的节点。

协议消息

GetNodes 消息

当满足所有以下条件时，节点会发送一个 GetNodes 请求：

  1. 这个连接是自己主动发起的 (防御指纹攻击)
  2. 对方的版本号大于一个预设的值
  3. 当前存储的地址数量小于 ADDRESSES_THRESHOLD (默认 1000) 个

Nodes 消息

当客户端收到一个 GetNodes 请求时，如果是第一次收到 GetNodes 消息而且这个连接是对方主动发起的就会返回一个 Nodes 消息，该 Nodes 消息的 announce 字段为 false。每隔一定时间当前节点会将当前连接的节点信息以及本节点信息以 Nodes 消息广播给当前连接的所有节点，announce 字段为 true。当前收到 announce 字段为 true 的 Nodes 消息时会对地址可路由的那些节点地址进行转发。

这里 announce 字段的目的是为了区分 Nodes 消息是作为 GetNodes 消息的返回值还是广播消息，可以方便应用不同的规则来对节点的恶意行为做相应的处罚。涉及到的规则主要有:

  • 一个节点只能有一个 Nodes 消息 (announce=false) 作为 GetNodes 消息的返回值。
  • 一个节点的广播消息中只能第一个 Nodes 消息 (announce=true) 包含的节点信息数量超过 ANNOUNCE_THRESHOLD (默认 10) 个，这是为了防止其它节点发送过多的 Node 信息。

所有 Nodes 消息中的每个 Node 中的 addresses 的数量不能超过 MAX_NODE_ADDRESSES (默认 3) 个。

对主要攻击方式的处理

指纹攻击 (fingerprinting attack)

相关论文

GetNodes 消息只能通过 outbound 连接发送出去。

相关数据结构

我们使用 Molecule 作为数据序列化格式，以下为相关数据结构的 schema:

table DiscoveryMessage {
    payload: DiscoveryPayload;
}


union DiscoveryPayload {
    GetNodes,
    Nodes,
}


table GetNodes {
    version: uint32;
    count: uint32;
}


table Nodes {
    announce: bool;
    items: [Node];
}


table Node {
    node_id: Bytes;
    addresses: [Bytes];
}

流程图

节点 Bootstrap

发送 GetNodes 消息

广播当前连接的节点信息

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