学习笔记《张海霞-比特币白皮书精读》第7讲-网络

传统中心化网络

这是典型的中心化结构。 C1、C2、C3等之间没有直接连接，C节点要想连接，必须借助中心化的S节点作为桥梁。 集中节点充当服务提供者和中介。 比如我们没有办法直接把资金从一个人转到另一个人，必须要经过银行这个中介。

比特币网络-P2P网络

P2P网络是指同一网络中的每一台计算机都是平等的，各个节点共同提供网络服务。 没有“特殊”的节点，每个网络节点以扁平（flat）的拓扑结构相互连接。

与中心化网络相比，P2P 网络中没有服务器或中心化服务。

P2P 网络的节点是交互连接和协调的。 每个节点在对外提供服务的同时，也使用网络中其他节点提供的服务。 每个节点既是服务器又是客户端。

除了应用于比特币网络的P2P网络模型外，广泛使用的BT下载也是基于P2P网络。

P2P 网络不仅消除了中心化的风险，还提高了传输效率。

如何发现节点

由于每个网络节点都是平等的（指的是节点在网络层面是平等的，但每个节点在功能上可以有不同的分工，比如钱包节点、挖矿节点等），所以没有“特殊”中心节点，那么当一个新的网络节点启动时，它是如何与其他节点建立连接从而加入比特币网络的呢？

在中心化网络中，新加入的节点只要连接到一个“特殊”的中心节点就可以加入网络。

为了能够加入比特币网络，比特币客户端将执行以下操作：

1、节点会记住最近连接成功的网络节点，重启后可以快速重新建立与之前对端节点网络的连接。

2. 节点在失去现有连接时会尝试发现新节点。

3.] 当建立一个或多个连接时，节点会向其邻居发送一条包含其自身 IP 地址的消息。 相邻节点再将此消息依次转发给各自的相邻节点，以保证节点信息被多个节点接收到，连接更稳定。

4. 一个新加入的节点可以向它的邻居发送一个getaddr 消息，要求它们返回一个已知对等节点的IP 地址列表。 节点可以找到要连接的对等点。

5. 节点启动时，可以为节点指定一个活动节点IP。 如果不是，客户端还维护一个列表，列出那些已经稳定运行了很长时间的节点。 这样的节点也称为种子节点（其实和BT下载的种子文件是一样的），通过种子节点可以快速发现网络中的其他节点。

什么是叉子

如果一个节点同时广播两个不同的新区块 A 和 B，一些节点将接收 A 而其他节点将接收 B。在这种情况下，它们将各自从最先收到的区块开始工作，但保留另一个区块的信息以防万一它胜出并成为更长的链。 这是叉子。 只有在找到下一个工作证明并且其中一个成为更长的链时，僵局才会被打破； 在另一条链上工作的节点切换到更长的链。 孤儿块会被网络忽略比特币白皮书英语，发现这个块的矿工将失去区块奖励。所以通常矿工只想挖一个有效的块并加入最长的链

以下为译文：

英文原文：

运行网络的步骤如下：

1) 新交易被广播到所有节点。

2) 每个节点将新交易收集到一个块中。

3) 每个节点都致力于为它的块找到一个困难的工作量证明。

4) 当一个节点找到一个工作量证明时，它会将这个块广播给所有节点。

5) 只有当其中的所有交易都有效且尚未花费时，节点才会接受该块。

6) 节点通过创建链中的下一个块来表达他们对块的接受，使用接受块的哈希值作为前一个哈希值。

节点始终认为最长的链是正确的链，并将继续努力扩展它。 如果两个节点同时广播不同版本的下一个区块，一些节点可能会先接收一个或另一个。 他们收到了一个，但保存另一个分支以防它变得更长。 当找到下一个工作证明并且一个分支变得更长时，平局将被打破； 在另一个分支上工作的节点将切换到更长的分支。

新的交易广播不一定需要到达所有节点。 只要他们到达很多节点，他们很快就会进入一个区块。 块广播也可以容忍丢失的消息。 如果一个节点没有收到一个块，它会在收到下一个块并意识到它错过了一个时请求它。

中文对比：

网络工作如下：

1. 新的交易被广播到每个节点。

2. 每个节点将新交易包含到一个块中。

3. 每个节点为其块找到一个困难的工作量证明方法。

4. 当一个节点找到工作量证明时，它会将区块广播给所有节点。

5.只有当区块中的所有交易都是合法的且没有被双花时，才会被所有节点接受。

6. 每个节点接受该区块作为顶链，并使用该区块的哈希值在自己的链上创建一个新区块。

所有节点确定最长的链为正确的链比特币白皮书英语，并不断工作以扩展它（这保证了最长的链是正确的链，正确的链是最长的链）。 如果一个节点同时广播两个不同的新区块 A 和 B，一些节点将接收 A 而其他节点将接收 B。在这种情况下，它们将各自从最先收到的区块开始工作，但保留另一个区块的信息以防万一它胜出并成为更长的链。 只有在找到下一个工作证明并且其中一个成为更长的链时，僵局才会被打破； 在另一条链上工作的节点切换到更长的链。

新交易不一定触及所有节点。 只要这些新交易被多个节点接收到，它们就会很快被包含在区块中。 块广播仍然会接受丢失的信息。 如果一个节点不接受某个块，当它收到下一个块时，它会收到它并意识到它错过了一个块。

参考分析 比特币网络：一种去中心化的点对点网络架构