以太坊系列之十八: 百行go代码构建p2p聊天室

nkbai 2017-09-11

加密 源码 主机

百行go代码构建p2p聊天室

只需百行代码,就可以构建一个完整的p2p聊天室,并且消息加密,无法被追踪;并且不需要服务器,永不停机,是不是很酷.

系统实际上基于以太坊的whisper,它本来是为以太坊上的DAPPS通信构建的,这里直接拿来做聊天室一点问题都没有.

1. 上手使用

先说用法,来感受一下完全匿名的P2p聊天系统.
在终端运行p2pmessage.exe,然后等待出现.
Connected to peer,you can type message now.,这时候你就已经连接到whisper的p2p网络中了. 有可能你需要几分钟才能成功.
你可以收到来自别人的消息,也可以发送消息给别人.
你可以同时在不同的机器上启动程序来感受一下结果.

2017-09-11 11:31:18 <mine>: hello
input ~Q to quit>
2017-09-11 11:33:10 [182cbbaac94313b3b96b25d9c9a0a1adea4519e9]: who am i

第一行是收到了我发送的消息,第二行是提示输入,第三行是收到了182cbbaac94313b3b96b25d9c9a0a1adea4519e9发来的消息.
其中182cbbaac94313b3b96b25d9c9a0a1adea4519e9是结点标识.

2. whisper 原理

接入whisper网络中的节点,在收到任何消息会首先验证一下工作量(可以参考bitmessage),如果没问题然后就转发.
同时也会看看是不是发送给我的,如果是就告诉用户.
至于怎么知道是不是发送给我的,有多种方式,这里只使用主题以及密码匹配.
也就是说,必须是我感兴趣的主题,同时加密的密码也是我指定的.那就可以愉快的聊天了.
当然,我没办法知道对方是谁,除非他告诉我.

3. 源码解读

可以到github下载完整的源码.

3.1 参数说明

总共有三个参数
-verbosity 用来打印调试信息
-topic 聊天室的主题(任意四个字节), 你必须事先知道主题才能加入,如果随便写一个,那就是你自己创建一个聊天室了.
-password 聊天室的密码, 主题密码都一致,才能进入同一个聊天室.

3.1 连接主节点

虽然说p2p网络没有服务器,但是必须存在知名节点,否则无从启动网络.
首先就是连接以太坊的主节点.

    for _, node := range ethparams.MainnetBootnodes {
        peer := discover.MustParseNode(node)
        peers = append(peers, peer)
    }
    peer := discover.MustParseNode("enode://b89172e36cb79202dd0c0822d4238b7a7ddbefe8aa97489049c9afe68f71b10c5c9ce588ef9b5df58939f982c718c59243cc5add6cebf3321b88d752eac02626@182.254.155.208:33333")
    peers = append(peers, peer)

后面这个节点是我搭建的.方便国内的用户快速通信,因为基于主节点的通信可能会比较慢,延时比较长.

3.2 我的标识

每个节点都有自己的私钥,标识就是自己的公钥.
当然可以每次都使用相同的私钥,这里简单起见,每次都是自动生成了.

    asymKeyID, err = shh.NewKeyPair()
    if err != nil {
        utils.Fatalf("Failed to generate a new key pair: %s", err)
    }

    asymKey, err = shh.GetPrivateKey(asymKeyID)
    if err != nil {
        utils.Fatalf("Failed to retrieve a new key pair: %s", err)
    }

3.2 配置我的节点

一个节点就是不停的转发符合Pow的消息,如果是我这个聊天室的消息,就告诉用户.所以节点要和其他节点进行交互,交互的节点越多,消息传播的越快.
当然这些节点数量要有一个上限,这里是80. 其中peers变量就是3.1 连接主节点的主节点.

maxPeers := 80

    server = &p2p.Server{
        Config: p2p.Config{
            PrivateKey:     asymKey,
            MaxPeers:       maxPeers,
            Name:           common.MakeName("p2p chat group", "5.0"),
            Protocols:      shh.Protocols(),
            NAT:            nat.Any(),
            BootstrapNodes: peers,
            StaticNodes:    peers,
            TrustedNodes:   peers,
        },
    }

3.3 哪个聊天室

具有相同的主题和密码的就是同一个聊天室.
symKey关联到指定的密码,topic保存四个字节的指定主题.

func configureNode() {
    symKeyID, err := shh.AddSymKeyFromPassword(*argPass)
    if err != nil {
        utils.Fatalf("Failed to create symmetric key: %s", err)
    }
    symKey, err = shh.GetSymKey(symKeyID)
    if err != nil {
        utils.Fatalf("Failed to save symmetric key: %s", err)
    }
    copy(topic[:], common.FromHex(*argTopic))
    fmt.Printf("Filter is configured for the topic: %x \n", topic)
}

3.3 加入聊天室

我的节点可能会收到千百条各种消息,有些我能解密,有些我不能解密,但是其中只有极少一部分是我想看到的.
所以要告诉我的节点我只对这个聊天室感兴趣,如果有消息来就告诉我.
SubscribeMessage订阅指定主题和密码的消息,注意filterID,它相当于向系统订阅特定消息的句柄,后面还会用到.

func SubscribeMessage() {
    var err error

    filter := whisper.Filter{
        KeySym:   symKey,
        KeyAsym:  asymKey,
        Topics:   [][]byte{topic[:]},
        AllowP2P: true,
    }
    filterID, err = shh.Subscribe(&filter)
    if err != nil {
        utils.Fatalf("Failed to install filter: %s", err)
    }
}

3.4 群发消息

在p2p网络中群发消息反而是最简单的,如果要点对点发消息,限制反而要多. whisper提供有发送消息的api.
主要就是构造一个合法的消息结构,主要是指定topic以及加密的秘钥,还有就是消息体(payload)就可以了,asymKey主要是为了标识ID,不是用作非对称加密.

发送消息主要是按照指定的PoW要求(比特币,莱特币,以太币等等都是类似的思路),计算hash,然后把消息发送到网络上.

func sendMsg(payload []byte) common.Hash {
    params := whisper.MessageParams{
        Src:      asymKey,
        KeySym:   symKey,
        Payload:  payload,
        Topic:    topic,
        TTL:      whisper.DefaultTTL,
        PoW:      whisper.DefaultMinimumPoW,
        WorkTime: 5,
    }

    msg, err := whisper.NewSentMessage(&params)
    if err != nil {
        utils.Fatalf("failed to create new message: %s", err)
    }
    envelope, err := msg.Wrap(&params)
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to seal message: %v \n", err)
        return common.Hash{}
    }

    err = shh.Send(envelope)
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to send message: %v \n", err)
        return common.Hash{}
    }

    return envelope.Hash()
}

3.5 接收消息

系统实际上一直在不停的接收消息并转发,这里说的接收消息实际上就是把我们感兴趣的消息提取出来,也就是我们这个聊天室的消息.
注意这里的filterID就是 3.3 哪个聊天室提到的,这里可以认作是聊天室的ID了.
可以看出messageLoop就是不停的轮询有没有相关聊天室的消息,目前whisper还没有实现消息推送功能.

func messageLoop() {
    f := shh.GetFilter(filterID)
    if f == nil {
        utils.Fatalf("filter is not installed")
    }
    ticker := time.NewTicker(time.Millisecond * 50)
    for {
        select {
        case <-ticker.C:
            messages := f.Retrieve()
            for _, msg := range messages {
                printMessageInfo(msg)
            }
        case <-done:
            return
        }
    }
}

4. 再次使用p2pmessage

在主机1和主机2同时上运行p2pmessage -topic ffff0000 -password 7859931 ,并等待Connected to peer,you can type message now.

可以看到如下截图:
主机1:
主机1
主机2:
主机2

5. 二进制程序下载地址

win64版本
linux64版本

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