[libp2p的一些核心概念]

1.什么是libp2p

libp2使用对等体的身份和位置进行区分。对等体的身份是稳定的、可验证的，并在对等体的整个生命周期内有效。

在特定网络上，在特定时间点，对等体可能具有一个或多个位置，可以用地址表示。例如，我可以通过全局IPv4地址198.51.100的TCP端口1234进行访问。

在一个只支持TCP/IP或UDP over IP的系统中，我们可以很容易地使用熟悉的:表示法编写我们的地址，并将它们存储为地址和端口的元组。然而，libp2p被设计为传输无关，这意味着我们甚至不能假设我们将使用基于IP的网络。

为了支持不断增长的传输协议集，而不是为每个寻址方案特别制定规则，libp2p使用multiaddr以一种自描述的方式对所有支持的传输协议的网络地址进行编码。

2. libp2p 中 multiaddr

multiaddr在整个libp2p中用于编码网络地址。当需要在进程之间共享或交换地址时，它们以multiaddr的二进制表示形式进行编码。

2.1 multiaddr的基本部分

multiaddr是一系列指令，可以被遍历到达某个目的地。
例如，/ip4/198.51.100/tcp/1234
multiaddr以ip4开头，这是请求地址的最底层协议。tcp协议运行在ip4之上，所以它紧随其后。
上述multiaddr由两个组件组成，即/ip4/198.51.100组件和/tcp/1234组件。无法进一步拆分其中任何一个。

2.2 合成整个multiaddr

协议地址可以在multiaddr中以一种反映网络堆栈中协议组合的方式进行组合。。通常用于描述multiaddr组合的术语是“封装”和“解封装”，它们基本上指的是在multiaddr中分别添加和移除协议组件。

2.2.1 封装

当来自“内部”协议的数据被另一个“外部”协议包装时，该协议被称为“封装在”另一个协议中，通常通过将来自内部协议的数据重新组织为外部协议使用的数据包、帧或数据报类型来实现。
一些协议封装的例子包括在TCP/IP流中封装的HTTP请求，或者TCP段本身封装在IP数据报中。

multiaddr格式的设计是为了使地址以与其描述的协议相同的方式相互封装。其结果是一个地址，以网络堆栈的“最外层”开始，逐渐向“内部”推进。例如，在地址/ip4/198.51.100/tcp/80/ws中，最外层协议是IPv4，其封装了TCP流，而TCP流又封装了WebSockets。

2.2.2 解封装

解封装操作接受一个复合的multiaddr，并从中移除一个“内部”multiaddr，返回结果。

例如，如果我们从/ip4/198.51.100/tcp/1234/ws开始，然后解封装/ws，结果将是/ip4/198.51.100/tcp/1234。

2.3 p2p多地址

libp2p定义了p2p multiaddr协议，其地址组件是libp2p对等节点的对等ID。 p2p multiaddr的文本表示如下：

/p2p/QmYyQSo1c1Ym7orWxLYvCrM2EmxFTANf8wXmmE7DWjhx5N

其中，QmYyQSo1c1Ym7orWxLYvCrM2EmxFTANf8wXmmE7DWjhx5N 是对等节点对等ID的字符串表示形式，是从其公钥派生而来的。
单独使用p2p地址并不提供足够的寻找对等节点在网络上位置的 addressing 信息；它不是一个传输地址。然而，就像ws协议用于WebSockets一样，p2p地址可以被封装在另一个multiaddr中。

例如，上述p2p地址可以与节点正在侦听的传输地址相结合：

/ip4/198.51.100/tcp/1234/p2p/QmYyQSo1c1Ym7orWxLYvCrM2EmxFTANf8wXmmE7DWjhx5N

这个传输地址与p2地址的组合是节点在识别协议和其他核心libp2协议中通过网络传递地址的格式。

3. Peer Ids and Keys

libp2p使用加密密钥对对消息进行签名并生成唯一的对等身份（或“对等id”）。

文档描述了支持的密钥类型，密钥在传输中如何进行序列化，以及如何从序列化的公钥的哈希生成对等id。

尽管私钥不会通过网络传输，但在磁盘上存储密钥所使用的序列化格式也作为参考包括在内，供希望导入现有libp2p密钥对的libp2p实现者参考。

3.1 Keys

PublicKey和PrivateKey消息包含一个带有序列化密钥的Data字段，以及指定密钥类型的Type枚举。

syntax = "proto2";

enum KeyType {
	RSA = 0;
	Ed25519 = 1;
	Secp256k1 = 2;
	ECDSA = 3;
}

message PublicKey {
	required KeyType Type = 1;
	required bytes Data = 2;
}

message PrivateKey {
	required KeyType Type = 1;
	required bytes Data = 2;
}

当前的libp2p实现将私钥存储在磁盘上，格式为序列化的PrivateKey protobuf消息。希望加载现有密钥的libp2p实现者可以使用PrivateKey消息定义来反序列化私钥文件。

3.2 Peer Ids

对等id通过使用multihash对编码的公钥进行哈希派生而来。将序列化为超过42字节的键必须使用sha256 multihash进行哈希，将序列化为最多42字节的键必须使用“identity” multihash编解码。

具体而言，计算对等id的键：

1. 根据键部分的描述对公钥进行编码。
2. 如果序列化字节的长度小于或等于42，则计算序列化字节的“identity” multihash。换句话说，不执行哈希操作，但仍然遵循multihash格式（字节加varint加序列化字节）。这里的想法是，如果序列化的字节数组足够短，我们可以将其完整地适应multihash而无需使用哈希函数进行压缩。
3. 如果长度大于42，则使用SHA256 multihash对其进行哈希。

4. Identify protocol(识别协议)

syntax = "proto2";
message Identify {
  //协议版本标识对等节点使用的协议系列。该字段是可选的，但建议用于调试和统计目的。
  optional string protocolVersion = 5;
  //这是一个自由格式的字符串，用于标识对等节点的实现。
  optional string agentVersion = 6;
  //这是对等节点的公钥，以二进制形式编组
  optional bytes publicKey = 1;
  //这些是对等节点作为多地址监听的地址
  repeated bytes listenAddrs = 2;
  //这是由正在标识的对等节点观察到的流发起对等节点的连接源地址；
  //它是一个多地址。发起方可以使用此地址推断NAT的存在及其公共地址。
  //例如，在TCP/IP传输的情况下，观察到的地址将具有类似/ip4/x.x.x.x/tcp/xx的形式。
  //在电路中继连接的情况下，观察到的地址将具有类似/p2p/QmRelay/p2p-circuit的形式。
  //在洋葱传输的情况下，没有可观察到的源地址。
  optional bytes observedAddr = 4;
  //这是对等节点支持的协议列表。
  repeated string protocols = 3;
}

4.1 identify

identify协议具有协议标识 /ipfs/id/1.0.0，它用于查询远程对等节点的信息。

该协议通过使用 /ipfs/id/1.0.0 作为协议标识字符串，向要查询的远程对等节点打开一个流。被识别的对等节点通过返回一个识别消息并关闭流来做出响应。

4.2 identify/push

identify/push协议的协议标识为/ipfs/id/push/1.0.0，它用于通知已知对等节点关于运行时发生的更改。
当对等节点的基本信息发生变化时，例如因为它们获得了新的公共侦听地址，它们可以使用identify/push来通知其他节点有关新信息的变更。

push变体通过向要更新的每个远程对等节点打开一个流来工作，使用 /ipfs/id/push/1.0.0 作为协议标识字符串。当远程对等节点接受流时，本地对等节点将发送一个Identify消息并关闭流。

在接收到推送的Identify消息后，远程对等节点应该使用消息中的信息更新其本地元数据存储库。请注意，应该忽略缺失的字段，因为对等节点可能选择发送仅包含值已更改的字段的部分更新。