从零开始学习比特币开发（七）：P2P网络建立流程之生成地址对并连接到指定地址

首页 > 币界资讯 > 区块链知识 2018-10-18 10:56:00

本节继续讲解比特币P2P网络建立流程，这节讲解的线程为’ThreadOpenAddedConnections’，它的作用是生成地址对并连接到指定地址。
本文可以结合比特币系统启动的的第12步的讲解来看，可以更加系统的了解比特币系统启动的过程。

P2P 网络的建立是在比特币系统启动的第 12 步，最后时刻调用 CConnman::Start 方法开始的。

本部分内容在 net.cpp、net_processing.cpp 等文件中。

下面开始讲解各个线程的具体处理。

1、ThreadSocketHandler

见文章从零开始学习比特币（五）–P2P网络建立的流程之套接字的读取和发送

2、ThreadDNSAddressSeed

见文章从零开始学习比特币（六）–P2P网络建立的流程之查询DNS节点

3、ThreadOpenAddedConnections

这个线程的主要作用是生成地址对象，并且调用 OpenNetworkConnection 方法，连接到指定地址。

线程定义在 net.cpp 文件的 1959 行。下面我们开始进行具体的解读。

线程的主体是一个 while 循环。在循环中进行下面的处理。

调用 GetAddedNodeInfo 方法，获取所有的节点信息。本方法返回所有的节点信息，其中即有已连接的，也有未连接的地址。

首先，生成保存节点信息的容器变量 ret 和保存地址字符串的列表对象 lAddresses。然后把 vAddedNodes 集合中的所有地址拷贝到 lAddresses中。

std::vector<AddedNodeInfo> ret;

std::list<std::string> lAddresses(0);
{
    LOCK(cs_vAddedNodes);
    ret.reserve(vAddedNodes.size());
    std::copy(vAddedNodes.cbegin(), vAddedNodes.cend(), std::back_inserter(lAddresses));
}

遍历所有的节点（vNodes 节点容器），进行下面处理。如果当前节点的地址是有效的，则加入 mapConnected map 中，Key 为当前节点的地址，值标明当前节点是否为入站节点。获取当前节点的地址名称。如果名称不空，则放进 mapConnectedByName map 中，Key 为当前节点的地址名称，值为一个 std::pair 对象，其中第一个值表明当前节点是否为入站节点，第二个值为节点的地址。

std::map<CService, bool> mapConnected;
std::map<std::string, std::pair<bool, CService>> mapConnectedByName;
{
    LOCK(cs_vNodes);
    for (const CNode* pnode : vNodes) {
        if (pnode->addr.IsValid()) {
            mapConnected[pnode->addr] = pnode->fInbound;
        }
        std::string addrName = pnode->GetAddrName();
        if (!addrName.empty()) {
            mapConnectedByName[std::move(addrName)] = std::make_pair(pnode->fInbound, static_cast<const CService&>(pnode->addr));
        }
    }
}

遍历 lAddresses 变量，进行下面处理。根据当前地址和当前网络类型，生成一个 service 对象，类型为 CService，和一个节点信息对象。如果当前地址是 IP:Port 形式，那么查找 mapConnected 集合对应的地址。如果可以找到，则设置节点信息对象的相关属性。

如果当前地址是名称的形式，那么查找 mapConnectedByName 集合对应的地址。如果可以找到，则设置节点信息对象的相关属性。

把当前地址信息对象加入 ret 集合中。

for (const std::string& strAddNode : lAddresses) {
    CService service(LookupNumeric(strAddNode.c_str(), Params().GetDefaultPort()));
    AddedNodeInfo addedNode{strAddNode, CService(), false, false};
    if (service.IsValid()) {
        // strAddNode is an IP:port
        auto it = mapConnected.find(service);
        if (it != mapConnected.end()) {
            addedNode.resolvedAddress = service;
            addedNode.fConnected = true;
            addedNode.fInbound = it->second;
        }
    } else {
        // strAddNode is a name
        auto it = mapConnectedByName.find(strAddNode);
        if (it != mapConnectedByName.end()) {
            addedNode.resolvedAddress = it->second.second;
            addedNode.fConnected = true;
            addedNode.fInbound = it->second.first;
        }
    }
    ret.emplace_back(std::move(addedNode));
}

返回ret 集合。

遍历所有的节点信息，如果当前节点还没有连接，进行下面的处理：生成地址对象 addr，类型为 CAddress。调用 OpenNetworkConnection 方法，连接到当前的节点。

for (const AddedNodeInfo& info : vInfo) {
    if (!info.fConnected) {
        if (!grant.TryAcquire()) {
            // If we've used up our semaphore and need a new one, let's not wait here since while we are waiting
            // the addednodeinfo state might change.
            break;
        }
        tried = true;
        CAddress addr(CService(), NODE_NONE);
        OpenNetworkConnection(addr, false, &grant, info.strAddedNode.c_str(), false, false, true);
        if (!interruptNet.sleep_for(std::chrono::milliseconds(500)))
            return;
    }
}

下面我们具体看下 OpenNetworkConnection 函数的处理。

如果 interruptNet 为真，则返回。如果网络没有激活（fNetworkActive 为假），则返回。
```
 if (interruptNet) {
     return;
 }
 if (!fNetworkActive) {
     return;
 }
```

如果参数 pszDest 为空（当前节点信息的地址），进一步，如果要连接的节点是本地的，或是已连接的，或是禁止的，则返回。如果参数 pszDest 不为空，进一步，如果节点是已连接的，则返回。

 if (!pszDest) {
     if (IsLocal(addrConnect) ||
         FindNode(static_cast<CNetAddr>(addrConnect)) || IsBanned(addrConnect) ||
         FindNode(addrConnect.ToStringIPPort()))
         return;
 } else if (FindNode(std::string(pszDest)))
     return;

调用 ConnectNode 方法，连接到指定地址，并返回对等节点 CNode 对象。如果连接失败，则返回。
如果参数 grantOutbound 对象存在，则调用其 MoveTo 方法，进行处理。
如果参数 fOneShot 为真，则设置对等节点的 fOneShot 属性为真。
如果是临时探测节点（参数fFeeler 为真），则设置对等节点的 fFeeler 属性为真。
如果是手动连接的，则设置对等节点的 m_manual_connection 属性为真。

调用网络事件处理器的 InitializeNode 方法，进行对等节点初始化。具体代码在 net_processing.cpp 文件的第 611 行，如下所示：

void PeerLogicValidation::InitializeNode(CNode *pnode) {
    CAddress addr = pnode->addr;
    std::string addrName = pnode->GetAddrName();
    NodeId nodeid = pnode->GetId();
    {
        LOCK(cs_main);
        mapNodeState.emplace_hint(mapNodeState.end(), std::piecewise_construct, std::forward_as_tuple(nodeid), std::forward_as_tuple(addr, std::move(addrName)));
    }
    if(!pnode->fInbound)
        PushNodeVersion(pnode, connman, GetTime());
}

代码最主要的动作是，检查节点是否为出站节点，即连接到别的对等节点，如果是则调用 PushNodeVersion 方法，发送版本信息。具体消息消息处理部分。

把生成的对等节点保存到 vNodes 向量中。

3.1、ConnectNode

在上文讲解 OpenNetworkConnection 函数“3.调用 ConnectNode 方法，连接到指定地址，并返回对等节点 CNode 对象” 中我提到了‘ConnectNode’方法，这个方法负责连接到具体的对等节点。我们来看下具体的处理。

如果参数 pszDest 为空指针，则处理如下：如果要连接的地址是本地地址，则直接返回空指针。调用 FindNode 方法，查看指定的节点是否存在。如果存在，即已经连接，则返回空指针。

if (pszDest == nullptr) {
    if (IsLocal(addrConnect))
        return nullptr;
    // Look for an existing connection
    CNode* pnode = FindNode(static_cast<CService>(addrConnect));
    if (pnode)
    {
        LogPrintf("Failed to open new connection, already connected\n");
        return nullptr;
    }
}

如果参数 pszDest 不是空指针，那么调用 Lookup 方法，查找/生成地址字符串对应的地址对象。如果找到，则进行下面的处理：生成要连接的地址对象。如果地址地址对象是无效的，则返回空指针。调用 FindNode 方法，查找对应的地址对象。如果存在，即已经连接，则返回空指针。这个地方解析要连接的地址字符串生成要连接的地址对象。

const int default_port = Params().GetDefaultPort();
if (pszDest) {
    std::vector<CService> resolved;
    if (Lookup(pszDest, resolved,  default_port, fNameLookup && !HaveNameProxy(), 256) && !resolved.empty()) {
        addrConnect = CAddress(resolved[GetRand(resolved.size())], NODE_NONE);
        if (!addrConnect.IsValid()) {
            LogPrint(BCLog::NET, "Resolver returned invalid address %s for %s\n", addrConnect.ToString(), pszDest);
            return nullptr;
        }
        LOCK(cs_vNodes);
        CNode* pnode = FindNode(static_cast<CService>(addrConnect));
        if (pnode)
        {
            pnode->MaybeSetAddrName(std::string(pszDest));
            LogPrintf("Failed to open new connection, already connected\n");
            return nullptr;
        }
    }
}

如果要连接的地址对象是有效的，进行下面的处理。调用 GetProxy 方法，返回代理类型。如果方法返回为真，即存在代理，那么调用 CreateSocket 方法，创建代理套接字。如果成功创建，调用 ConnectThroughProxy 方法，通过代理连接到对等节点。如果不存在代理，那么调用 CreateSocket 方法，创建对等节点的套接字。如果成功创建，调用 ConnectSocketDirectly 方法，直接连接到对等节点。

bool proxyConnectionFailed = false;

if (GetProxy(addrConnect.GetNetwork(), proxy)) {
    hSocket = CreateSocket(proxy.proxy);
    if (hSocket == INVALID_SOCKET) {
        return nullptr;
    }
    connected = ConnectThroughProxy(proxy, addrConnect.ToStringIP(), addrConnect.GetPort(), hSocket, nConnectTimeout, &proxyConnectionFailed);
} else {
    // no proxy needed (none set for target network)
    hSocket = CreateSocket(addrConnect);
    if (hSocket == INVALID_SOCKET) {
        return nullptr;
    }
    connected = ConnectSocketDirectly(addrConnect, hSocket, nConnectTimeout, manual_connection);
}
if (!proxyConnectionFailed) {
    // If a connection to the node was attempted, and failure (if any) is not caused by a problem connecting to
    // the proxy, mark this as an attempt.
    addrman.Attempt(addrConnect, fCountFailure);
}

如果要连接的字符串不空，且存在代理，那么：调用 CreateSocket 方法，生成代理的套接字。然后，调用 ConnectThroughProxy方法，通过代理连接到指定的对等节点。

hSocket = CreateSocket(proxy.proxy);
if (hSocket == INVALID_SOCKET) {
    return nullptr;
}
std::string host;
int port = default_port;
SplitHostPort(std::string(pszDest), port, host);
connected = ConnectThroughProxy(proxy, host, port, hSocket, nConnectTimeout, nullptr);

如果以上都没有连接到主节点，则关闭套接字并返回空指针。
```
 if (!connected) {
     CloseSocket(hSocket);
     return nullptr;
 }
```

最后，生成并返回主节点对象。

 NodeId id = GetNewNodeId();
 uint64_t nonce = GetDeterministicRandomizer(RANDOMIZER_ID_LOCALHOSTNONCE).Write(id).Finalize();
 CAddress addr_bind = GetBindAddress(hSocket);
 CNode* pnode = new CNode(id, nLocalServices, GetBestHeight(), hSocket, addrConnect, CalculateKeyedNetGroup(addrConnect), nonce, addr_bind, pszDest ? pszDest : "", false);
 pnode->AddRef();
 return pnode;

我是区小白，Ulord全球社区联盟（优得社区）核心区块链技术开发者，深入研究比特币,以太坊,EOS Dash,Rsk,Java, Nodejs,PHP,Python,C++ 我希望能聚集更多区块链开发者，一起学习共同进步。
为了更高效的交流探讨区块链开发过程中遇到的问题，
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