從4個方面分析:節點與節點之間是如何建立連接的?

2021-01-08 人人都是產品經理

在分布式系統中每個終端節點都是平等的,不存在任何中心化節點幫助它們互相連接,那當一個新的節點要加入網絡中來時,它該如何找到自己的小夥伴的呢?

我們知道比特幣網絡採用了基於網際網路的點對點(P2P:peer-to-peer)分布式網絡,但是你知道節點與節點之間是如何建立連接的嗎?

本期將會對區塊鏈的分布式網絡中,節點與節點之間如何建立連接進行介紹,希望對你有幫助。

一、分布式網絡基本概念

在介紹分布式網絡之前我們先明確它的基本概念,分布式網絡是什麼?

分布式網絡也叫網狀網絡,它和中心化網絡(中央控制式網絡)相對應,是一套全新的網絡結構。分布式網絡是由分布在不同地點的多個終端節點互相連接而成,形成縱橫交錯的網狀結構,在這種網狀結構中無中心節點。

上面是中心化網絡和分布式網絡對比圖,中心化網絡中終端與終端之間連接通訊,需要經過中央處理器統一處理,分布式網絡中終端節點之間可以直接建立連接。

分布式網絡相較於中心化網絡的優點在於:它沒有中心化控制中心,不會因為中心伺服器遭到破壞而造成整體崩潰。當分布式網絡中的某個節點損壞時,通信信息可通過其他的節點進行傳輸,具有較高的可靠性和傳輸速度。

二、一個終端如何加入區塊鏈網絡?

在分布式系統中每個終端節點都是平等的,不存在任何中心化節點幫助它們互相連接,那當一個新的節點要加入網絡中來時,它該如何找到自己的小夥伴的呢?

以比特幣網絡為例:安裝了比特幣客戶端的終端,可認為是一個網絡節點。

舉個例子:來看一個新節點A是如何加入比特幣網絡的,這個節點在啟動之後會做如下的幾件事。

1. 告訴夥伴它在哪?

如果節點A是第一次連入比特幣網絡,那它首先會通過一種算法找到距離它最近的一個網絡節點。

節點將一條包含自身IP位址的消息發送給相鄰節點,相鄰的節點再將這條消息向與自己連接的節點進行分發廣播,以此類推,最終導致新節點的IP位址在全網進行分發,每個網絡節點都知道節點A的地址,可以與之建立直接連接。

2. 找到夥伴在哪

節點A在找到相鄰最近的節點之後,還會向與它相鄰的節點索要它們已知節點的IP位址列表,拿到這些節點的IP位址列表之後,節點A便可以主動與這些節點建立直接的連接。

3. 更快的找到夥伴

當節點A加入到網絡中之後,一般會與正活躍的節點連接。如果難以找到這樣的節點,節點A會根據自己得到的IP位址列表,來找到那些長期穩定運行的節點,這種節點就是種子節點,通過種子節點能夠幫助節點A更快速的發現網絡中的其他節點。

三、比特幣網絡中不同節點的數據如何同步

比特幣網絡中的節點在連接到相鄰的節點之後,首先會和相鄰的節點同步數據,然後再去和更多的節點進行數據交換和同步。

在節點與節點之間進行數據同步的過程中會根據一個哈希值(可以暫時理解為一種獨一無二的數據標記,後面期刊中會詳細介紹)來判斷誰的數據為最新的數據。

如果節點發現本身的數據不是最新的,就會尋找擁有最新數據的節點進行下載。如果發現自己的數據為最新數據,則會告訴其他節點需要從它這裡補充數據。其他的節點下載數據並驗證通過之後,將會更新到自己的本地數據中。

通過這種方式能保證網絡中的所有節點都能及時得到最新數據。

四、總結

分布式是區塊鏈的核心,我們通過了解節點之間如何建立連接,應該體會到分布式它不僅僅是一種網路架構,更是一種先進的思想!

點對點之間的影響通過網絡形成了非線性的因果關係,整個網絡形成了去中心,自組織的形態,這是事物發展的必然過程。更加高效、更加平等、更加低成本是新制度進化的必然方向。

分布式思想可能給我們帶來的不僅僅是科技上的革命,更可能會帶來整個人類社會結構的改變。

讓我們拭目以待!

 

作者:liheng,區塊鏈探索者、網際網路產品經理,超級個體修煉中,只創作對用戶有價值的內容

本文由 @liheng 原創發布於人人都是產品經理。未經許可,禁止轉載

題圖來自Unsplash,基於CC0協議

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