IPFS协议层深入分析1——路由层协议

前言:

IPFS将其架构抽象成6层,每一层都有其技术实现或者说具体技术方案,IPFS作为一种协议,以接口的形式定义了层与层之间的功能和互相的调用关系。从本章开始我们将自下而上的分析每个层的架构设计,技术原理以及代码结构,力图全方位的解构IPFS的设计,并以此为基础,构建我们自己的区块链存储方案,此技术文档为NBS Chain技术可行性研究资料,对我们公链有兴趣的朋友可以通过官方网站(www.nbsio.net)获取白皮书,并且可以通过官网的微信直接联系到我们的客服,加入我们的社区。

我们从第二层,路由层讲起,第一层网络层设计的技术细节过多,并且也非常复杂,已经超出了编程的范围,可以将第一层理解为基础的网络设备或者是网络能力,并以此能力构建了点对点链接的基石,其中增加了加密传输,网络穿越,多链接混合等等技术。在以后的时间里,我们再抽时间展开讲第一层。现在我们从路由层开始讲起,一直到最终的应用层,伴随着协议的讲解,我会将涉及每一层的IPFS代码,架构设计,数据结构,流程图,技术原理统统梳理一遍,希望有兴趣的同学可以联系我们,加入我们的开发社区。下图是IPFS协议的概述及每层协议的应用场景和设计的技术原理名称。

本节的内容是第二层的路由层,本层以接口的形式定义了路由层应该具有的能力,路由层需要支持存储内容的查找以及IPFS节点的路由查找,为了实现这个目的,可以采用DHTS,mdns,snr甚至是dns协议来,具体根据设计的需要,动态的设计和配置所采用的路由协议,比如mdns在适合在局域网中发现节点并路由数据,那么在IPFS初始化的时候,在init指令后面增加”-p local-discovery”那么IPFS系统就会采用mdns来作为技术方案来加载路由层,IPFS这些配置和使用会在接下来的文章里面详细讲解,本节重点聚焦于路由层的技术方案和架构设计。

首先是路由层协议的功能定义,我以接口的形式来表示,如下:

该图描述了IPFS路由层协议应该具备的基本功能。

1,表示能够根据某一个key,当前节点鞥能够根据该key找到对应的value的存储位置,并且根据需要,决定是否将该信息以广播的方式告知最近的IPFS节点。相当于我(自己的IPFS节点)记录了某一个key对应的内容的存储路径,并根据情况广播给其他节点,告诉别人我这个节点知道关于该key的路由信息。

2,表示,根据某一个key可以获取那些知道该key的路由信息的节点信息,并且可以限定最多获取的节点信息数量。

3,表示可以根据节点的ID来获取关于该节点的网路服务信息,这个地方的key表示IPFS节点的ID,返回的信息是关于该节点的网络层数据,比如开放的端口号,提供服务的协议类型等信息。

4,表示路由层能够缓存关于key的具体内容,而不只是关于key的存储路径,并且将该内容广播到离key最近的路由节点上。其他路由表收到该信息后应该保存该信息到自己的路由表中。

5,根据给定的key获取直接存储在路由表中的与该key对应的内容

6,表示一个定时功能,定时更新路由表的信息,因为这是一个去中心化的路由协议,所以节点的上线下线信息需要路由表定时来同步和更新。

本节重点讲解路由协议层应该具有的能力,这些内容相当于需求说明,是对上一次提供和开发的功能接口,下一节我讲IPFS采用的一种具体的路由实现协议:kademlia with S/Kademlia modifications。

Go语言版本的路由协议描述在go-libp2p-routing目录下面,有兴趣的朋友可以下载代码研究一下。