網(wǎng)絡(luò)層主講：XXX輔導(dǎo)：XXX課程簡介01.區(qū)塊鏈與P2P網(wǎng)絡(luò)03.區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)02.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)04.總結(jié)1區(qū)塊鏈與P2P網(wǎng)絡(luò)一區(qū)塊鏈與P2P網(wǎng)絡(luò)什么是P2P網(wǎng)絡(luò)？點對點傳輸去中心化一區(qū)塊鏈與P2P網(wǎng)絡(luò)區(qū)塊鏈為什么需要P2P網(wǎng)絡(luò)？去中心化動態(tài)性高性價比隱私保護中心化低拓展性服務(wù)器價格昂貴易泄露隱私2區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：指分布式系統(tǒng)中各個計算單元之間的物理或邏輯的互聯(lián)關(guān)系，結(jié)點之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一直是確定系統(tǒng)類型的重要依據(jù)。區(qū)塊鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是P2P網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要分為三類：中心化、去中心化和半中心化。二區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.中心化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織方式：星形拓?fù)洹９?jié)點發(fā)現(xiàn)：服務(wù)端廣播（泛洪）。優(yōu)點：增強網(wǎng)絡(luò)可管理性、對資源的發(fā)現(xiàn)和查詢過程簡單。缺點：單點故障、無法支持更大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)、泛洪消耗大量資源。中心化P2P網(wǎng)絡(luò)的資源獲取過程二區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.去中心化無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織方式：完全隨機圖。節(jié)點發(fā)現(xiàn)：泛洪或隨機轉(zhuǎn)發(fā)。優(yōu)點：不存在單點故障。缺點：以保證較高的節(jié)點和資源管理效率、泛洪消耗大量資源、限制網(wǎng)絡(luò)拓展性使用示例：比特幣。泛洪式資源搜索過程二區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.去中心化無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞汉槭劫Y源查詢過程：a、生成查詢請求，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點。b、鄰居節(jié)點檢查自身是否有該文件，若有，則發(fā)送給查詢節(jié)點；若否，則轉(zhuǎn)發(fā)給自己鄰居節(jié)點。c、收到請求的節(jié)點重復(fù)b過程。泛洪式問題的解決方案：為防止消息循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，一般采取的方法是給查詢消息附加一個字段TTL(timetolive)并賦以一定的初值，查詢消息每轉(zhuǎn)發(fā)一次該值減1，減為0時查詢消息被丟棄不再轉(zhuǎn)發(fā)。二區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.去中心結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銬HT（分布式散列表）：DHT技術(shù)是將一個關(guān)鍵值（key）集合分散地存儲到一個分布式系統(tǒng)中眾多節(jié)點上的方法，在收到針對一個特定鍵值的查詢請求后，可以有效、準(zhǔn)確地定位鍵值的擁有者peer。使用示例：以太坊去中心結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.半中心化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒胫行幕W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)合了中心化與去中心化網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膬?yōu)點。節(jié)點類型：超級節(jié)點（索引節(jié)點）與普通節(jié)點。超級節(jié)點：承擔(dān)索引和目錄服務(wù)器功能。普通節(jié)點：自主選擇最優(yōu)超級節(jié)點接入。使用示例：Fabric半中心結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.比特幣網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

特幣網(wǎng)絡(luò)中使用了P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，各個節(jié)點的地位是平等的。節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中有四項基本功能：比特幣錢包、挖礦、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)路由器。

錢包：管理公私鑰與轉(zhuǎn)賬。

挖礦：運行工作量證明pow算法，以相互競爭的方式進行交易確認(rèn)，創(chuàng)建新的區(qū)塊，獲得比特幣獎勵。

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫：存完整的、最新的區(qū)塊鏈賬本副本。

區(qū)塊鏈路由器：負(fù)責(zé)比特幣網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)現(xiàn)、鏈路維持、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等網(wǎng)絡(luò)功能。

比特幣節(jié)點功能三區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.比特幣網(wǎng)絡(luò)

節(jié)點發(fā)現(xiàn)

一個新的節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)時，必須和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點建立連接，以便進行尋址、消息轉(zhuǎn)發(fā)和其它協(xié)同操作。

節(jié)點推送：節(jié)點將自身信息主動發(fā)送給每一個鄰居節(jié)點，鄰居節(jié)點接收后保存在自己的列表中。

節(jié)點拉?。簽榱双@取更遠(yuǎn)范圍的節(jié)點信息，節(jié)點可以向其鄰居節(jié)點發(fā)起查詢，請求對方的鄰居節(jié)點列表，從而獲得兩跳鄰居節(jié)點的信息連接維護

對已經(jīng)建立連接的節(jié)點需要周期性地檢測其存活性，比特幣網(wǎng)絡(luò)中使用的方法是定時發(fā)送ping消息（8比特的隨機數(shù)），對方收到后回復(fù)一個pong響應(yīng)消息，則說明連接正常。如果對方持續(xù)20分鐘沒有回應(yīng)，則認(rèn)為節(jié)點已經(jīng)退出。

三區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.以太坊網(wǎng)絡(luò)DHT技術(shù)優(yōu)點：能夠較好地適應(yīng)節(jié)點頻繁加入或離開的P2P網(wǎng)絡(luò)。主要結(jié)構(gòu)：需要存儲的數(shù)據(jù)data，數(shù)據(jù)的索引key（如長度為160bit的data的哈希值）。關(guān)鍵值分割：分布式哈希表通常采用穩(wěn)定散列（consistenthashing）計算與一個關(guān)鍵值應(yīng)該由哪個節(jié)點負(fù)責(zé)存儲。

分布式哈希表三區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.HyperledgerFabric網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點Client節(jié)點：系統(tǒng)最終用戶進行操作的節(jié)點，無法獨立完成交易，主要作用是實現(xiàn)用戶交互，將用戶的操作提交給其它類型節(jié)點并接收反饋信息Peer節(jié)點：Peer節(jié)點參與存儲區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)、交易處理、共識生成和智能合約執(zhí)行等一系列操作。按照具體功能不同，可以分為兩種類型：記賬節(jié)點（Committer）和背書節(jié)點(Endorser)。排序節(jié)點：對于多個客戶節(jié)點提交的交易，位于網(wǎng)絡(luò)不同位置的Peer節(jié)點可能收到的順序不一樣，如果按照先到先處理的規(guī)則會出現(xiàn)交易排序不一致的問題，因此需要在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置排序節(jié)點負(fù)責(zé)對交易進行排序。認(rèn)證節(jié)點：認(rèn)證節(jié)點負(fù)責(zé)對網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的身份認(rèn)證和證書分發(fā)。

三區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.HyperledgerFabric網(wǎng)絡(luò)Gossip協(xié)議Gossip協(xié)議也叫做傳染病協(xié)議（EpidemicProtocol），顧名思義，是模擬疾病在人群中散播流行的過程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間消息的分發(fā)過程。Gos