P2P通信-Gossip传播

Posted 2021-08-31 跨链技术践行者

Gossip是p2p通信时候，广泛使用的一种协议。

具有以下特点：

最终一致性。

明确的收敛速度O（n²）和时间复杂度O（logn）

较强的网络容错性

依据节点工作方式分为两种类型：

Anti-Entropy（反熵）：以固定的概率传播所有的数据

Rumor-Mongering（谣言传播）：仅传播新到达的数据

Anti-Entropy模式有完全的容错性，但有较大的网络、CPU负载；Rumor-Mongering模式有较小的网络、CPU负载，但必须为数据定义”最新“的边界，并且难以保证完全容错，对失败重启且超过”最新“期限的节点，无法保证最终一致性，或需要引入额外的机制处理不一致性。

协调机制：

    精确协调

        每个数据项维护版本号

    整体协调

        整体维护版本号，依据数据多少进行排序

通信模式：

Push：  节点 A 将数据 (key,value,version) 及对应的版本号推送给 B 节点，B 节点更新 A 中比自己新的数据

Pull： A 仅将数据 key, version 推送给 B，B 将本地比 A 新的数据（Key, value, version）推送给 A，A 更新本地

Push/Pull： 与 Pull 类似，只是多了一步，A 再将本地比 B 新的数据推送给 B，B 则更新本地

网络负载：

Gossip集群节点中会随机选择几个节点发送消息，其他节点在随机选择几个节点发送，取代了遍历发送。节省了网络负担

身份验证：

每个节点都维护一份证书的映射表，同时自己存有证书的私钥。以节点证书的hash为值，叫做PKI-ID

在节点通信中，验证发送消息时带有证书的hash值和证书，同时对此进行签名，对端节点验证证书的有效性，通过验证签名正确与否来选择相信这个节点。

节点选举：

节点启动15秒后，开始选举，总体规则使用PKI-ID字母顺序，选择靠前的节点。

区块获取：

1.节点定期检查本地区块的序列号，小，则广播获取，收到的数据和已提交区块序列号连续了，就存入账本

2.从排序服务获取区块，主节点从排序服务获取一个区块后，广播给其他节点。

Gossip 的缺陷：

1.消息的延迟 节点只会随机向少数几个节点发送消息，消息最终是通过多个轮次的散播而到达全网的

2.消息冗余 节点会定期随机选择周围节点发送消息，而收到消息的节点也会重复该步骤，因此就不可避免的存在消息重复发送给同一节点的情况，造成了消息的冗余

参考：https://mp.weixin.qq.com/s/r0WNQOJ2g1nHgMl9NtD4Xw

p2p网络概览：https://zhuanlan.zhihu.com/p/34543023

基于memberlist的gossip实现：http://vearne.cc/archives/584

                        https://blog.csdn.net/u010278923/article/details/79698757

memberlist源码使用分析：https://lrita.github.io/2017/05/14/hashicorp-memberlist/#alive