BTC-网络
相关术语
The Bitcoin Network 比特币网络
application layer 应用层
P2P Overlay Network 点对点覆盖网络
seed node 种子节点
simple、robust，but not efficient 简单、鲁棒，不高效
Best effort 尽最大努力的服务模型（不可靠）
flooding 泛洪
之前了解的比特币工作了解过，用户把交易发布到比特币网络上，节点收到这些交易之后打包到区块里，然后把区块也发布到比特币网络上，那么这些新发布的交易，新发布的区块在比特币网络上是怎么传播的呢。现在就了解一下比特币网络的工作原理The Bitcoin Network。
概述
比特币工作在应用层application layer。网络层运行的是P2P Overlay Network。比特币这个P2P网络是非常简单的，所有节点都是对等的。它不像其他P2P网络有所谓的超级节点super node或者master node。要加入这个网络，首先要知道seed node，跟这个种子节点联系，它会告诉你它所知道的网络中其他节点。节点之间是通过tcp来通信的，这样有利于传统防火墙。然后离开的时候，不需要什么操作，不需要通知其他节点，就退出应用程序就可以了。别的节点没有听到你的消息，过了一段时间就会把你删掉。
Seed Node
Seed Node（种子节点）是区块链网络中的一种特殊节点，其主要功能是帮助新节点加入网络并与其他节点建立连接。以下是对Seed Node的简洁介绍：
- 网络引导：Seed Node作为新节点加入区块链网络的入口点，提供网络中其他活跃节点的信息，确保新节点能够轻松连接并同步网络数据。
- 不参与共识：Seed Node通常不参与共识机制或验证交易，它们主要作为网络发现工具，帮助维护区块链网络的去中心化和点对点特性。
- 节点分类：
- 公共Seed Node：对所有新节点开放，提供广泛的网络接入。
- 私有Seed Node：在许可链或企业区块链中使用，限制只有授权节点才能访问。
- 备用Seed Node：作为主要Seed Node不可用时的备份，增强网络的可靠性。
- 重要性：Seed Node对于保持区块链网络的整体连通性和可扩展性至关重要，它们作为新节点的引导，确保网络保持开放和可扩展，同时防止网络分区，增强网络的弹性。
- 操作方式：
- 在新节点尝试加入区块链网络时，它会连接到Seed Node以获取活跃节点列表。
- 新节点根据Seed Node提供的列表建立与其他节点的直接连接，确保完全融入网络。
- Seed Node帮助新节点开始与区块链同步，连接到全节点或验证节点，以便下载最新的区块链数据。 Seed Node在区块链网络中扮演着关键角色，它们不仅确保了网络的连通性，还支持了网络的去中心化和稳定性。
TCP
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。以下是TCP的简洁介绍：
- 面向连接：在数据传输开始之前，TCP需要在两端建立一个连接，这通过一个称为三次握手的过程完成。
- 可靠的传输：TCP确保数据正确无误地从源传输到目的地。它通过确认应答、数据重传、序列号和校验和等机制来实现。
- 基于字节流：TCP将数据视为字节流，而不是消息或数据包，这使得它适用于各种大小和类型的数据传输。
- 全双工通信：TCP允许通信双方同时发送和接收数据，即全双工模式。
- 流量控制：TCP使用窗口机制来控制发送方的发送速率，以避免接收方处理不过来。
- 拥塞控制：TCP动态调整数据传输速率以避免网络拥塞，常用的算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。
- 端到端：TCP提供端到端的通信，即从一个应用程序直接到另一个应用程序，不依赖于中间网络设备的存储和转发。
- 适用场景：TCP适用于需要可靠传输的应用，如网页浏览（HTTP）、文件传输（FTP）、邮件传输（SMTP）等。
- 状态机：TCP通过一个复杂的状态机来管理连接的建立、数据传输和连接的终止。
- 端口号：TCP使用端口号来区分同一主机上的不同服务，每个TCP连接由一个唯一的源端口号和目的端口号对标识。
TCP是互联网协议套件（TCP/IP）的核心组成部分，为现代网络通信提供了坚实的基础。
设计原则
理解比特币网络的设计原则是simple、robust，but not efficient，简单、鲁邦，而不是高效 。每个节点维护一个邻居节点的集合。消息在网络中传播采取的叫flooding的方式。节点第一次听到某个消息的时候，把它传播给其他所有邻居节点，同时记录一下，这个消息已经收到过了。那么下一次再收到这个消息的时候，就不用再在转发给邻居节点了。邻居节点的选取是随机的，没有考虑底层的拓扑结构，比如一个在加利福利亚的节点他选的邻居节点可能是在阿根廷的。这样设计的好处是增强鲁邦性，但是牺牲的是效率。flooding
在计算机网络领域，"flooding" 这个术语通常翻译为“泛洪”。这个词描述的是一种网络通信策略，其中数据包被发送到网络中的所有设备，直到找到目的地为止。这种策略在某些网络协议中用于广播或多播数据，例如在ARP（地址解析协议）中用来询问某个IP地址对应的MAC地址。泛洪可能会导致网络流量激增，特别是在大型网络中，因此需要谨慎使用。
鲁棒性
"鲁棒性"（Robustness）是指系统、模型或算法在面对各种不确定性、变化、干扰、噪声和异常情况时，能够保持稳定、可靠且良好的性能的能力。它涉及到系统在复杂和多变的环境中的适应能力，与稳定性、可靠性和抗干扰性相比，鲁棒性强调的是系统在面对各种不确定性和干扰时的表现，包括在未知情况下的适应能力。
鲁棒性与稳定性、可靠性和抗干扰性有所区别：
- 鲁棒性更强调系统在面对各种不确定性和干扰时的表现，包括在未知情况下的适应能力。稳定性则更着重于系统在受到小幅扰动时不会出现剧烈的变化，表现为输出对于输入的微小变化具有较小的响应。
- 鲁棒性强调系统在各种情况下都能保持稳定的性能，即使面对未知的情况或变化。可靠性更侧重于系统在长时间运行中的一致性和正确性，即系统能够在规定的条件下始终提供正确的结果。
- 鲁棒性与抗干扰性有一定的重叠，但抗干扰性通常更强调系统对于特定类型的干扰、噪声或攻击的抵抗能力。鲁棒性则更全面，包括对多种类型的不确定性和干扰的适应性。
总的来说，鲁棒性是一个广泛的概念，它强调系统在多样性的环境和情况下的适应能力和稳定性。
新发交易
理解比特币系统中每个节点要维护一个等待上链的交易的集合。比如这个里面的交易都是等待要写入到区块链里面的，那么第一次听到某个交易的时候，把这个交易加入这个集合。并且转发这个交易给邻居节点。以后再收到这个交易后就不用转发了。这样避免这个交易在网络上无限传播下去。转发的前提是这个交易是合法的，要有合法的签名、以前没有被花过。这里有个，有可能有俩个有冲突的交易，差不多同时被广播到网络上。比如A->B，A->C，这俩个交易如果差不多同时被广播到网络上，那每个节点根据在网络上的位置不同，有的可能先收到第一个，有的可能先收到第二个。比如有的先收到A->B，那么把他加到集合里，之后再收到A->C，就不会加到集合里，因为有冲突。这个集合里的交易如果写到区块链里面，就会从这个集合中删掉。比如这个节点听到一个新发布的区块，里面包含了A->B的交易，那么这个交易就可以删掉了，因为已经写到区块链里了。如果它听到到的新发布的区块是A->C的交易，也要把集合里的A->B删掉，因为如果A->C写入了，那么A->B就是非法的了，就是double spending了。新发区块
理解新发布的区块在网络上传播的方式跟新发布的交易类似。每个节点除了要检查这个区块的内容的合法性，还有检查是不是在最长合法链上。越是大的区块在网络上传播的速度越慢。比特币对区块大小有个显示，最大是1M。Best effort
比特币的网络传播是属于best effort。一个交易发布到比特币网络上，不一定所有的节点都能收到，而且不一样的节点收到的顺序也不一定是一样的，网络传播存在延迟，而且这个延迟有时候会很长。而且有点节点不一定按照比特币的要求进行转发，就不想转发，导致某些合法的交易收不到，也有的节点可能转发一些不该转发的消息，比如转发一些不合法的交易。这就是一个去中心化的系统中面临的实际问题。
Best effort
"Best effort" 是一种服务模型，通常用于网络通信和数据处理，其核心思想是：
- 尽力而为：服务提供者会尽力去完成请求的任务，但不保证结果的成功或性能的最优。
- 无保证：在数据传输或服务交付中，不提供成功或时效的保证，服务的结果依赖于当前的条件和能力。
- 适应性：在网络通信中，"best effort" 意味着数据包尽可能被发送和接收，但如果网络拥堵或资源有限，一些数据包可能会丢失或延迟。
- 成本效益：这种服务模型通常成本较低，因为它不需要额外的资源来保证服务质量，适用于对成本敏感但对服务质量要求不高的场景。
- 适用性：适用于那些可以容忍一定程度失败或延迟的应用，如电子邮件、网页浏览等，这些应用不需要即时或完全可靠的数据传输。
"Best effort" 服务模型强调的是尽力提供服务，但不承诺服务质量，这与那些需要高可靠性和服务质量保证的服务（如实时视频会议或在线游戏）形成对比。