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用Python从头创建以太坊(二):Pinging引导节点

本文是从头完整实现以太坊协议系列的第二部分。第一部分在这里。截至目前我们已经实现了以太坊的发现协议,因此我们可以在网络上的找到其他节点。发现协议是RLPx协议的UDP块,它明确了四种消息:PingNodePongFindNeighborsNeighbors

前文我们已经可以发送PingNode给自己,今天我们将要尝试ping以太坊网络上的节点。

(延续昨天的代码)

尝试ping别的节点

我们发送ping消息的理想对象就是网络的引导节点。在连接到网络的wiki页写到:

初始启动的时候,geth使用一套其端点已经写入代码的引导节点。

geth是以太坊的go语言实现,代码在go-ethereum。在这个代码仓库里面,params/bootnodes.go文件包含了不同网络的引导节点列表:MainnetBootnodes,TestnetBootnodes,RinkebyBootnodes等等。所有的这些节点都以以太坊enode格式罗列:
public_key_hex@ip_address:port
主网络节点如下,16进制数据缩写成了[..pub_key..]:

var MainnetBootnodes = []string{

    // Ethereum Foundation Go Bootnodes
    "enode://[..pub_key..]@52.16.188.185:30303", // IE
    "enode://[..pub_key..]@13.93.211.84:30303",  // US-WEST
    "enode://[..pub_key..]@191.235.84.50:30303", // BR
    "enode://[..pub_key..]@13.75.154.138:30303", // AU
    "enode://[..pub_key..]@52.74.57.123:30303",  // SG

    // Ethereum Foundation Cpp Bootnodes
    "enode://[..pub_key..]@5.1.83.226:30303", // DE

}

我挑了US-WEST的地址。唯一需要改动的是把我们send_ping.py里的their_endpoint的IP地址换成这个地址。现在send_ping.py应该是这样的:

from discovery import EndPoint, PingNode, PingServer

my_endpoint = EndPoint(u'52.4.20.183', 30303, 30303)
their_endpoint = EndPoint(u'13.93.211.84', 30303, 30303)

server = PingServer(my_endpoint)

listen_thread = server.udp_listen()
listen_thread.start()

server.ping(their_endpoint)

试运行一下:

(pyeth)$ python send_ping.py
sending ping
listening...

就这么挂起了,是哪里出错了?

解决办法

原来以太坊节点回包的时候使用的是UDP头部的返回地址而不是用PingNode里面的from字段的地址,而我们的UDP头部包含的返回地址并不正确。

还记得我们前文接收到消息后打印的内容吗?
received message[ ('127.0.0.1', 53042) ]
53042是从UDP头部获取的端口。套接字之所以用这个头部发送包,是因为它事先未绑定任何端口。我把问题注释在PingServer里:

    def udp_listen(self):
        ## 创建套接字并绑定到30303端口
        sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
        sock.bind(('0.0.0.0', self.endpoint.udpPort))

        def receive_ping():
            print "listening..."
            data, addr = sock.recvfrom(1024)
            print "received message[", addr, "]"

        return threading.Thread(target = receive_ping)

    def ping(self, endpoint):
        ## 创建新套接字:坏了!
        sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
        ping = PingNode(self.endpoint, endpoint)
        message = self.wrap_packet(ping)
        print "sending ping."
        sock.sendto(message, (endpoint.address.exploded, endpoint.udpPort))

问题就在于udp_listenping用的是不同的套接字,ping用的那个没有绑定到30303端口,它用了一个随意的端口。为了修正这个问题,我对PingServer做了一些改动:

class PingServer(object):
    def __init__(self, my_endpoint):
        self.endpoint = my_endpoint

        ## 获取私钥
        priv_key_file = open('priv_key', 'r')
        priv_key_serialized = priv_key_file.read()
        priv_key_file.close()
        self.priv_key = PrivateKey()
        self.priv_key.deserialize(priv_key_serialized)

        ## 初始化套接字
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
        self.sock.bind(('0.0.0.0', self.endpoint.udpPort))

    def wrap_packet(self, packet):
        payload = packet.packet_type + rlp.encode(packet.pack())
        sig = self.priv_key.ecdsa_sign_recoverable(keccak256(payload), 
                                                   raw = True)
        sig_serialized = self.priv_key.ecdsa_recoverable_serialize(sig)
        payload = sig_serialized[0] + chr(sig_serialized[1]) + payload

        payload_hash = keccak256(payload)
        return payload_hash + payload

    def udp_listen(self):
        def receive_ping():
            print "listening..."
            data, addr = self.sock.recvfrom(1024)
            print "received message[", addr, "]"

        return threading.Thread(target = receive_ping)

    def ping(self, endpoint):
        ping = PingNode(self.endpoint, endpoint)
        message = self.wrap_packet(ping)
        print "sending ping."
        self.sock.sendto(message, (endpoint.address.exploded, endpoint.udpPort))

套接字在__init__中初始化并给udp_listenping引用。现在让我们再运行试试:

(pyeth)$ python send_ping.py
sending ping
listening...
received message[ ('13.93.211.84', 30303) ]

很好,我们获取到了从引导节点返回的消息。这就是今天的内容。下一部分我们将讲解如何解码响应的消息。

参考:https://ocalog.com/post/18/

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