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Sendcmpct Message

了解 P2P 協議中的 sendcmpct 消息，用於協商緊湊區塊中繼模式。

8 分鐘

Sendcmpct（BIP-152）是比特幣 P2P 協議中用於協商緊湊區塊（Compact Blocks） 傳輸的消息。它允許節點選擇高頻寬模式或低頻寬模式，優化區塊傳播效率。

Sendcmpct 概述

Sendcmpct 消息目的:

傳統區塊中繼:
1. 節點 A 發現新區塊
2. A 發送 inv 給 B
3. B 回覆 getdata
4. A 發送完整區塊 (~1-2 MB)

緊湊區塊中繼:
1. 節點 A 發現新區塊
2. A 直接發送緊湊區塊 (~20 KB)
3. B 重建區塊（使用 mempool 中的交易）
4. 如果缺少交易，請求補充

優勢:
- 減少 95%+ 的頻寬
- 加快區塊傳播
- 減少孤立區塊

Sendcmpct 作用:
- 協商使用緊湊區塊
- 選擇高/低頻寬模式
- 指定協議版本

消息格式

Sendcmpct 消息結構:

┌─────────────────────────────────────────┐
│ announce (1 byte, bool)                 │
│ version (8 bytes, uint64_t)             │
└─────────────────────────────────────────┘

欄位說明:

announce:
- 0: 低頻寬模式 (Low Bandwidth)
- 1: 高頻寬模式 (High Bandwidth)

version:
- 1: 原始緊湊區塊
- 2: 支持 SegWit

消息範例:

高頻寬模式，版本 2:
01 02 00 00 00 00 00 00 00

低頻寬模式，版本 2:
00 02 00 00 00 00 00 00 00

完整 P2P 消息:
┌──────────────────────────────────────────────┐
│ magic (4 bytes)                              │
│ command: "sendcmpct" (12 bytes, padded)      │
│ length: 9 (4 bytes)                          │
│ checksum (4 bytes)                           │
│ payload: announce + version (9 bytes)        │
└──────────────────────────────────────────────┘

高頻寬 vs 低頻寬模式

兩種模式的區別:

高頻寬模式 (announce = 1):
┌─────────┐    cmpctblock    ┌─────────┐
│ Node A  │ ──────────────→  │ Node B  │
└─────────┘                  └─────────┘

- A 收到新區塊後立即發送 cmpctblock
- 不等待 B 的請求
- 最低延遲
- 可能浪費頻寬（如果 B 已有區塊）

低頻寬模式 (announce = 0):
┌─────────┐      inv         ┌─────────┐
│ Node A  │ ──────────────→  │ Node B  │
│         │  getdata(cmpct)  │         │
│         │ ←──────────────  │         │
│         │    cmpctblock    │         │
│         │ ──────────────→  │         │
└─────────┘                  └─────────┘

- A 先發送 inv
- B 請求緊湊區塊
- 節省頻寬
- 多一次往返延遲

選擇策略:
- 只對少數幾個節點使用高頻寬（通常 3 個）
- 其他節點使用低頻寬
- 礦工節點優先使用高頻寬

協議版本

緊湊區塊協議版本:

Version 1:
- BIP-152 原始版本
- 不支持 SegWit
- 使用 txid 識別交易

Version 2:
- 支持 SegWit
- 使用 wtxid 識別交易
- 包含見證數據

版本協商:
1. A 發送 sendcmpct(announce=1, version=2)
2. B 發送 sendcmpct(announce=0, version=2)
3. 雙方使用共同支持的最高版本

Bitcoin Core 行為:
- 只對高頻寬連接發送 version 2
- 低頻寬連接也支持 version 2
- 不再使用 version 1（SegWit 已啟用）

// 當前所有節點都應該使用 version 2

協商流程

完整的緊湊區塊協商:

連接建立後:
┌─────────┐                  ┌─────────┐
│ Node A  │     version      │ Node B  │
│         │ ──────────────→  │         │
│         │     verack       │         │
│         │ ←──────────────  │         │
│         │     version      │         │
│         │ ←──────────────  │         │
│         │     verack       │         │
│         │ ──────────────→  │         │
│         │                  │         │
│         │  sendcmpct(1,2)  │  (HB)   │
│         │ ──────────────→  │         │
│         │  sendcmpct(0,2)  │  (LB)   │
│         │ ←──────────────  │         │
└─────────┘                  └─────────┘

說明:
- A 請求 B 以高頻寬模式發送
- B 請求 A 以低頻寬模式發送
- 雙方獨立選擇發送模式
- 可以隨時更新偏好

更新偏好:
- 可以多次發送 sendcmpct
- 最新的消息覆蓋之前的
- 用於動態調整

高頻寬節點選擇

Bitcoin Core 的高頻寬策略:

選擇標準:
1. 最多 3 個高頻寬連接
2. 優先選擇最快發送區塊的節點
3. 動態調整

實現:
class BlockRelay {
    std::set<NodeId> high_bandwidth_peers;
    const size_t MAX_HB_PEERS = 3;

    void UpdateHBPeers() {
        // 排名最快的區塊提供者
        auto ranked = RankPeersBySpeed();

        // 選擇前 3 個
        high_bandwidth_peers.clear();
        for (int i = 0; i < MAX_HB_PEERS && i < ranked.size(); i++) {
            high_bandwidth_peers.insert(ranked[i]);
            SendMessage(ranked[i], sendcmpct(true, 2));
        }

        // 其他設為低頻寬
        for (auto peer : all_peers) {
            if (!high_bandwidth_peers.count(peer)) {
                SendMessage(peer, sendcmpct(false, 2));
            }
        }
    }
};

評估指標:
- 區塊到達時間
- 連接延遲
- 成功重建率

與緊湊區塊的關係

Sendcmpct 啟用的消息流程:

高頻寬模式:
1. sendcmpct(1, 2)  -- 協商
2. cmpctblock       -- 緊湊區塊
3. getblocktxn      -- 請求缺失交易（如果需要）
4. blocktxn         -- 補充交易

低頻寬模式:
1. sendcmpct(0, 2)  -- 協商
2. inv              -- 區塊通知
3. getdata(MSG_CMPCT_BLOCK) -- 請求緊湊區塊
4. cmpctblock       -- 緊湊區塊
5. getblocktxn      -- 請求缺失交易（如果需要）
6. blocktxn         -- 補充交易

相關消息類型:
- sendcmpct: 協商緊湊區塊
- cmpctblock: 緊湊區塊數據
- getblocktxn: 請求缺失交易
- blocktxn: 補充交易數據

調試與監控

# 監控緊湊區塊狀態

# 查看節點連接的緊湊區塊狀態
bitcoin-cli getpeerinfo
[
  {
    "id": 1,
    "addr": "...",
    "services": "...",
    "bip152_hb_to": true,   // 對方請求高頻寬
    "bip152_hb_from": false, // 我們請求低頻寬
    ...
  }
]

# 日誌中的緊湊區塊消息
# bitcoin.conf
debug=cmpctblock

# 日誌輸出:
# "Requesting cmpctblock from peer=5"
# "Reconstructed block with 2 missing txs"
# "Successfully reconstructed block"

# 統計信息
bitcoin-cli getpeerinfo | jq '.[] | {
  id: .id,
  hb_to: .bip152_hb_to,
  hb_from: .bip152_hb_from
}'

實現細節

Bitcoin Core 中的實現:

// 發送 sendcmpct
void PeerManager::SendCompactBlockAnnouncement(CNode& node, bool high_bandwidth) {
    uint64_t version = 2;  // SegWit 版本

    connman.PushMessage(&node,
        CNetMsgMaker(node.GetCommonVersion())
            .Make(NetMsgType::SENDCMPCT, high_bandwidth, version));

    node.m_bip152_highbandwidth_to = high_bandwidth;
}

// 處理收到的 sendcmpct
void PeerManager::ProcessSendCmpct(CNode& node, CDataStream& vRecv) {
    bool announce;
    uint64_t version;
    vRecv >> announce >> version;

    // 驗證版本
    if (version < 1 || version > 2) {
        return;
    }

    // 記錄對方的偏好
    node.m_bip152_highbandwidth_from = announce;
    node.m_bip152_version = std::min(version, (uint64_t)2);
}

// 發送區塊時檢查
void PeerManager::SendBlockAnnouncement(const CBlock& block) {
    for (auto& node : connman.GetNodes()) {
        if (node.m_bip152_highbandwidth_from) {
            // 高頻寬: 直接發送緊湊區塊
            SendCmpctBlock(node, block);
        } else {
            // 低頻寬: 發送 inv
            SendInv(node, block.GetHash());
        }
    }
}

相關概念

  • Compact Blocks：緊湊區塊
  • Message Types：P2P 消息類型
  • Block Relay：區塊中繼
  • Block Download：區塊下載
  • P2P Protocol：點對點協議
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