blockchain_go节点间命令交互流程分析
1.背景
blockchain_go是一个go语言实现的简化的区块链项目，麻雀虽小五脏俱全，区块链涉及的各个方面都会有所体现，是入门区块链的一个好选择。作为分布式应用的区块链，新节点的加入需要同步已有节点的区块信息，使得自己保持最新，从而才能正常加入区块链中工作。加入到区块链网络中后，也会涉及到各个节点之间的信息和命令交互，本篇对节点间的交互流程进行分析整理。
2.通信协议机制
blockchain_go节点间的通信协议规则采用如下规则：
固定长度command + payload
command固定长度12字节，payload是每个命令的消息体的gob打包二进制序列。
底层通信机制方面，blockchain_go采用了简化处理方式，并没有保存和维护每个邻居节点的链接信息，而是采用了“短连接”的方式处理每次消息的发送。
通信协议可以指定tcp或者udp，都兼容。每次发送数据都建立一个socket套接字（无论tcp还是udp），发送完毕后释放链接信息。这样的机制对于数据接收方有另外一个好处，不用处理黏包问题，每次接收数据时将数据全部读完（读到EOF）即可。如果采用场链接tcp协议，对于流式数据是必须要处理半包（协议包数据未收完）和黏包（多个协议包黏在一起，需要拆包），处理逻辑会更复杂。
3.节点间交互命令
节点间的交互命令command如下：
version : 发送字节的版本信息
getblocks : 获取区块链中所有块的hash列表
inv : 返回区块hash列表目录
block : 新区块到来通知
addr : 通知其他节点自己的地址信息
getdata : 获取数据请求（获取block区块信息或者tx交易信息）
tx : 交易信息到来通知
3.1 version命令
version命令发送给对方，告知对方自己节点的版本信息和区块高度，命令消息体定义：
type verzion struct {
Version int
BestHeight int
AddrFrom string
}
Version: 发送方自己节点区块链的版本号
BestHeight: 发送方区块链的最大高度（区块链中高度越高，表示自己越新），即区块最大个数
AddrFrom: 发送方消息接收地址（并没有让对方通过socket获取，而是发送方灵活指定自己的接收地址）
新节点启动时，发送自己的version信息给配置的知名节点，从而加入到网络中。
3.2 getblocks命令
getblocks命令请求，请求对方发送自己的所有区块的hash列表给自己，消息体定义：
type getblocks struct {
AddrFrom string
}
只需要填充自己的接受地址即可，对方收到请求后，生成hash列表返回。
3.3 inv命令
inv命令是inventory的简写，表示节点得到了目录列表的请求（区块hash列表或者tx交易hash列表）后，发送给请求方的目录响应，消息定义：
type inv struct {
AddrFrom string
Type string
Items [][]byte
}
AddrFrom: 节点自己的信息接收地址
Type: 目录类型（block/tx)
Items: 目录具体值（区块hash列表，交易hash列表）
3.4 addr命令
把自己的接收地址和自己知道的知名节点的接收地址发送给对方，消息定义：
type addr struct {
AddrList []string
}
AddrList: 地址列表
发送给了对方后，对方可以从这些节点获取信息。
3.5 getdata命令
请求命令，请求对方给自己发送数据，消息定义：
type getdata struct {
AddrFrom string
Type string
ID []byte
}
AddrFrom: 自己的接收地址
Type: 请求的数据类型（block or tx）
ID: 请求的数据参数（block类型–>block hash；tx类型–>tx hash)
前面的getblocks只是得到了block的hash列表，并没有得到区块的详细信息，getdata就是提供获取区块或者交易的详细信息。
3.6 block命令
接收到getdata命令，且类型为block时，返回block命令，类型定义：
type block struct {
AddrFrom string
Block []byte
}
AddrFrom: 自己的接收地址
Block: 请求区块的详细信息
3.7 tx命令
接收到getdata命令，且类型为tx时，返回tx命令，类型定义：
type tx struct {
AddrFrom string
Transaction []byte
}
AddrFrom: 自己的接收地址
Transaction: 交易信息
4.交互流程
这里主要分析新节点启动加入到区块链的底层交互流程，以及加入成功后，产生一个新的区块后的节点间的交互。
4.1 新节点启动交互流程
新节点的启动交互流程如下图所示：
说明如下：
新节点A启动前配置好邻居节点B的地址，启动后向邻居节点B发送version命令，告知对方自己的区块链版本号，区块高度以及自己的信息接收地址。
节点B接收到version命令后，和自己的区块高度做比较。
如果A的区块高度更高（表示B的区块比A更旧），那么B向A发起getblocks命令，请求区块链的全部区块hash列表。
如果B发现自己的区块高度比A高，那么回应一个version命令给A，让A知道自己的基本信息。
A收到B的version信息，进行区块高度比较。
A发现B比自己的区块更高，自己落后了，需要获取最新区块，于是发送getblocks命令。
B收到getblocks后，将自己的完整区块链的区块hash列表返回给A，发送inv。
A计算收到的区块列表，将没有的所有区块都一次请求获取。
A向B发送getdata（类型为block），获取指定的一个区块详细信息。
B根据给定的查询区块hash，返回区块的详细给A，响应一个block命令。
依次循环，处理完所有区块后，A把自己的区块链更新成了最新状态。
4.2 新区块产生交互流程
新区开产生后的节点交互如下图：
说明如下：
节点A收到了一个新的交易信息，处理交易。
节点A在交易池中有了新信息，触发挖矿逻辑，产出一个block。
节点A把新的block循环依次发送给所有邻居。
通过inv发送新节点的hash信息给邻居。
邻居B收到hash列表后，通过block命令获取区块详细信息。
A返回新区块详细信息给B。
节点B存储新收到的区块，并更新本地的utxo信息。
5.总结
blockchain_go是一个简化版的区块链实现，相关功能都进行了精简，并不具备线上生成能力，不过对于初学区块链，了解区块链相关原理和实现逻辑还是很有意义。