区块链-P2P(八)

yunteng5212024-09-06 10:58

前言

P2P网络（Peer-to-Peer Network）是一种点对点的网络结构，它没有中心化的服务器或者管理者，所有节点都是平等的。在P2P网络中，每个节点都可以既是客户端也是服务端，这种网络结构的优点是去中心化、可扩展性强、抗攻击性强等。

1:P2P网络的优点

区块链 P2P 网络的优点有：

去中心化：没有中心化的服务器或者管理者，所有节点都是平等的。

高可用性：由于没有单点故障，所以整个系统非常稳定。

高安全性：由于每个节点都有完整的数据副本，所以即使有部分节点被攻击或者宕机，整个系统依然可以正常运行。

高效性：由于数据可以在多个节点之间共享和传输，所以整个系统非常高效。

2:分类

根据具体应用不同，可以把P2P分为以下这些类型[1]：

·提供文件和其它内容共享的P2P网络，例如Napster、Gnutella、eDonkey、emule、BitTorrent等；

·挖掘P2P对等计算能力和存储共享能力，例如SETI@home 、Avaki、Popular Power等；

·基于P2P方式的协同处理与服务共享平台，例如JXTA、Magi、Groove、.NET My Service等；

·即时通讯交流，包括ICQ、OICQ、Yahoo Messenger等；

·安全的P2P通讯与信息共享，例如Skype、Crowds、Onion Routing等。

3：区块链中的P2P网络

作为区块链的底层传输方式，P2P 技术帮助区块链成功实现了点对点的传播。比特币、以太坊等众多区块链项目都实现了属于自己的P2P网络协议，根据区块链的运行特点，我们可以总结出区块链客户端节点所组成p2p网络的一些需求：

1.节点可以任意地加入和离开网络；

2.每个节点所存储的数据(区块)，在理想状态下是一致的（当然光凭p2p网络不能达到数据一致性，它只是提供了数据传输的逻辑通道，我们还需要共识算法来配合实现数据一致性）；

3.在区块链网络中，查找数据时不需要向整个网络广播发送请求，正常情况下任意一个(或相邻几个)节点就可以提供完整的区块数据。

4：直接上代码

P2P打洞

UDP 打洞更容易点，网上一堆，不发了

TCP SERVER

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>  

#include <signal.h>  
 
#include <fcntl.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <errno.h>  
#include <string.h>  

#ifdef _WIN32
#include <WinSock2.h>
#include<Ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#else
#include <unistd.h>  
#include <sys/socket.h> 
#include <arpa/inet.h>  
#endif

#define MAXLINE 128  
#define SERV_PORT 7119 

//发生了致命错误，退出程序  
void error_quit(const char *str)
{
	fprintf(stderr, "%s", str);
	//如果设置了错误号，就输入出错原因  
#ifdef _WIN32
	
	if (errno != 0) {
		const int errmsglen = 255;
		char errmsg[errmsglen];
		strerror_s(errmsg, errmsglen, errno);
		fprintf(stderr, " : %s", errmsg);
	}
#else
	if (errno != 0)
		fprintf(stderr, " : %s", strerror(errno));
#endif
	printf("\n");
	exit(1);
}

int main(void)
{
	int i, res, cur_port;
#ifdef _WIN32
	SOCKET  connfd, firstfd, listenfd;

	WSADATA wsaData;
	WORD  wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);

	WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
#else
	int connfd, firstfd, listenfd;
#endif
	int count = 0;
	char str_ip[MAXLINE];    //缓存IP地址  
	char cur_inf[MAXLINE];   //当前的连接信息[IP+port]  
	char first_inf[MAXLINE];    //第一个链接的信息[IP+port]  
	char buffer[MAXLINE];    //临时发送缓冲区  
	socklen_t clilen;
	struct sockaddr_in cliaddr;
	struct sockaddr_in servaddr;

	//创建用于监听TCP协议套接字          
	listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

	//把socket和socket地址结构联系起来         
	res = bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
	if (-1 == res)
		error_quit("bind error");

	//开始监听端口         
	res = listen(listenfd, INADDR_ANY);
	if (-1 == res)
		error_quit("listen error");

	while (1)
	{
		//接收来自客户端的连接  
		connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
		if (-1 == connfd)
			error_quit("accept error");
		inet_ntop(AF_INET, (void*)&cliaddr.sin_addr, str_ip, sizeof(str_ip));

		count++;
		//对于第一个链接，将其的IP+port存储到first_inf中，  
		//并和它建立长链接，然后向它发送字符串'first'，  
		if (count == 1)
		{
			firstfd = connfd;
			cur_port = ntohs(cliaddr.sin_port);
			snprintf(first_inf, MAXLINE, "%s %d", str_ip, cur_port);
			
#ifdef _WIN32
			strcpy_s(cur_inf, MAXLINE, "first\n");
			send(connfd, cur_inf, strlen(cur_inf) + 1, 0);
#else
			strcpy(cur_inf, "first\n");
			write(connfd, cur_inf, strlen(cur_inf) + 1);
#endif
		}
		//对于第二个链接，将其的IP+port发送给第一个链接，  
		//将第一个链接的信息和他自身的port返回给它自己，  
		//然后断开两个链接，并重置计数器  
		else if (count == 2)
		{
			cur_port = ntohs(cliaddr.sin_port);
			snprintf(cur_inf, MAXLINE, "%s %d\n", str_ip, cur_port);
			snprintf(buffer, MAXLINE, "%s %d\n", first_inf, cur_port);

#ifdef _WIN32
			send(connfd, buffer, strlen(buffer) + 1,0);
			send(firstfd, cur_inf, strlen(cur_inf) + 1,0);

			closesocket(connfd);
			closesocket(firstfd);
#else
			write(connfd, buffer, strlen(buffer) + 1);
			write(firstfd, cur_inf, strlen(cur_inf) + 1);
			close(connfd);
			close(firstfd);
#endif
			
			
			count = 0;
		}
		//如果程序运行到这里，那肯定是出错了  
		else
			error_quit("Bad required");
	}
#ifdef _WIN32
	WSACleanup();
#endif
	return 0;
}
/*
运行示例：
（第一个终端）
ubuntu@ubuntu ~/program/tcode $ gcc server.c -o server
ubuntu@ubuntu ~/program/tcode $ ./server &
[1] 4688
ubuntu@ubuntu ~/program/tcode $ gcc client.c -o client
ubuntu@ubuntu ~/program/tcode $ ./client localhost
Get: first
ff: 127.0.0.1 38052
send message: Hello, world
send message: Hello, world
send message: Hello, world
.................


第二个终端：
ubuntu@ubuntu ~/program/tcode $ ./client localhost
Get: 127.0.0.1 38073 38074
connect error
recv message: Hello, world
recv message: Hello, world
recv message: Hello, world
*/

client

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>  

#include <signal.h>  

#include <fcntl.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <errno.h>  
#include <string.h>  

#ifdef _WIN32
#include <WinSock2.h>
#include<Ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#else
#include <unistd.h>  
#include <sys/socket.h> 
#include <arpa/inet.h>  
#endif

#define MAXLINE 128  
#define SERV_PORT 7119 

typedef struct
{
	char ip[32];
	int port;
}server;

void error_quit(const char *str)
{
	fprintf(stderr, "%s", str);
	//如果设置了错误号，就输入出错原因  
#ifdef _WIN32

	if (errno != 0) {
		const int errmsglen = 255;
		char errmsg[errmsglen];
		strerror_s(errmsg, errmsglen, errno);
		fprintf(stderr, " : %s", errmsg);
	}
#else
	if (errno != 0)
		fprintf(stderr, " : %s", strerror(errno));
#endif
	printf("\n");
	exit(1);
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int i, res, port;
#ifdef _WIN32
	SOCKET  connfd, sockfd, listenfd;

	WSADATA wsaData;
	WORD  wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);

	WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
	BOOL bReuseaddr = TRUE;
#else
	int connfd, sockfd, listenfd;
	unsigned int value = 1;
#endif
	char buffer[MAXLINE];
	socklen_t clilen;
	struct sockaddr_in servaddr, sockaddr, connaddr;
	server other;

	if (argc != 2)
		error_quit("Using: ./client <IP Address>");

	//创建用于链接（主服务器）的套接字          
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));
	sockaddr.sin_family = AF_INET;
	sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	sockaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	inet_pton(AF_INET, argv[1], &sockaddr.sin_addr);
	//设置端口可以被重用  
#ifdef _WIN32
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&bReuseaddr, sizeof(BOOL));
#else
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));
#endif

	//连接主服务器  
	res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr));
	if (res < 0)
		error_quit("connect error");

	//从主服务器中读取出信息  
#ifdef _WIN32
	res = recv(sockfd, buffer, MAXLINE,0);
#else
	res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);
#endif
	if (res < 0)
		error_quit("read error");
	printf("Get: %s", buffer);

	//若服务器返回的是first，则证明是第一个客户端  
	if ('f' == buffer[0])
	{
		//从服务器中读取第二个客户端的IP+port  
#ifdef _WIN32
		res = recv(sockfd, buffer, MAXLINE, 0);
		sscanf_s(buffer, "%s %d", other.ip,&other.port);
#else
		res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);
		sscanf(buffer, "%s %d", other.ip, &other.port);
#endif

		
		printf("ff: %s %d\n", other.ip, other.port);

		//创建用于的套接字          
		connfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
		memset(&connaddr, 0, sizeof(connaddr));
		connaddr.sin_family = AF_INET;
		connaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
		connaddr.sin_port = htons(other.port);
		inet_pton(AF_INET, other.ip, &connaddr.sin_addr);

		//尝试去连接第二个客户端，前几次可能会失败，因为穿透还没成功，  
		//如果连接10次都失败，就证明穿透失败了（可能是硬件不支持）  
		while (1)
		{
			static int j = 1;
			res = connect(connfd, (struct sockaddr *)&connaddr, sizeof(connaddr));
			if (res == -1)
			{
				if (j >= 10)
					error_quit("can't connect to the other client\n");
				printf("connect error, try again. %d\n", j++);
#ifdef _WIN32
				Sleep(1);
#else
				sleep(1);
#endif
				
			}
			else
				break;
		}
#ifdef _WIN32
		strcpy_s(buffer, MAXLINE, "Hello, world\n");
#else
		strcpy(buffer, "Hello, world\n");
#endif
		//连接成功后，每隔一秒钟向对方（客户端2）发送一句hello, world  
		while (1)
		{
#ifdef _WIN32
			res = send(connfd, buffer, strlen(buffer) + 1,0);
#else
			res = write(connfd, buffer, strlen(buffer) + 1);
#endif
			
			if (res <= 0)
				error_quit("write error");
			printf("send message: %s", buffer);
#ifdef _WIN32
			Sleep(1);
#else
			sleep(1);
#endif
		}
	}
	//第二个客户端的行为  
	else
	{
		//从主服务器返回的信息中取出客户端1的IP+port和自己公网映射后的port  
#ifdef _WIN32

		sscanf_s(buffer, "%s %d %d", other.ip, &other.port, &port);
#else
		sscanf(buffer, "%s %d %d", other.ip, &other.port, &port);
#endif

		//创建用于TCP协议的套接字          
		sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
		memset(&connaddr, 0, sizeof(connaddr));
		connaddr.sin_family = AF_INET;
		connaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
		connaddr.sin_port = htons(other.port);
		inet_pton(AF_INET, other.ip, &connaddr.sin_addr);
		//设置端口重用  
#ifdef _WIN32
		BOOL bReuseaddr = TRUE;
		setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&bReuseaddr, sizeof(BOOL));
#else
		setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));
#endif

		//尝试连接客户端1，肯定会失败，但它会在路由器上留下记录，  
		//以帮忙客户端1成功穿透，连接上自己   
		res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&connaddr, sizeof(connaddr));
		if (res < 0)
			printf("connect error\n");

		//创建用于监听的套接字          
		listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
		memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
		servaddr.sin_family = AF_INET;
		servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
		servaddr.sin_port = htons(port);
		//设置端口重用  
#ifdef _WIN32
		setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&bReuseaddr, sizeof(BOOL));
#else
		setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));
#endif

		//把socket和socket地址结构联系起来   
		res = bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
		if (-1 == res)
			error_quit("bind error");

		//开始监听端口         
		res = listen(listenfd, INADDR_ANY);
		if (-1 == res)
			error_quit("listen error");

		while (1)
		{
			//接收来自客户端1的连接  
			connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, &clilen);
			if (-1 == connfd)
				error_quit("accept error");

			while (1)
			{
				//循环读取来自于客户端1的信息  
#ifdef _WIN32
				res = recv(connfd, buffer, MAXLINE,0);
#else
				res = read(connfd, buffer, MAXLINE);
#endif
				
				if (res <= 0)
					error_quit("read error");
				printf("recv message: %s", buffer);
			}
#ifdef _WIN32
			closesocket(connfd);
#else
			close(connfd);
#endif
			

		}
	}

	return 0;
}

golang的参考 github.com/ethereum/go-ethereum/

参考 https://blog.csdn.net/muxuen/article/details/137231514

5：运行结果（暂时手上没有公网服务器，请自行编译测试）

如果觉得有用，麻烦点个赞，加个收藏

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