資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：前言是以太坊中一項非常有趣的技術，它是一個基于身份的通信系統，被設計用于之間少量數據通信。協議運行在以太坊協議框架之上，所有運行協議的節點以下簡稱節點組成一個網絡。
[TOC]
前言Whisper是以太坊中一項非常有趣的技術，它是一個基于身份的通信系統，被設計用于Dapp之間少量數據通信。Whisper協議運行在以太坊p2p協議框架之上，所有運行Whisper協議的節點（以下簡稱節點）組成一個Whisper網絡。通過節點之間的消息轉發，理論上，每個節點都可以收到所有Whisper消息。
特性Whisper具有以下基本特性和概念
每一條Whisper消息在網絡上都是加密傳輸的，可以選擇非對稱加密（橢圓曲線）和對稱加密（AES GSM）兩種加密算法之一。
Envelope是網絡中傳輸的Whisper消息的基本單位，它包含已加密的原始消息以及消息相關的控制信息：
Expiry time：消息的超時時刻，過了這個時刻，本消息不會被節點處理或者轉發
TTL：消息的存活時間，一個消息在從被創建起，只能生存TTL的時間，過了這個時間之后，消息在網絡中超時
Topic：消息的主題
AESNonce：采用AES對稱密鑰加密算法時使用的Nonce值
EnvNonce：用于PoW計算
當一個節點從一個Peer收到一個Envelope時，不管它自己管不關心里面的數據（Topic是否符合設置的值）， 它都會將這個Envelope轉發給其他Peer，這是Whisper的固有機制。
每個Envelope上寫明了自己封裝消息的Topic，如果一個節點不關心這個Topic，那么它就不需要去試著打開（解密）這個Envelope。通常一個Topic對應一個消息加密時使用的Key（無論是對稱還是非對稱加密）。所以，如果一個節點收到了一個關心的Topic的Envelope時，它應該能打開這個Envelope
Dapp 可以在節點上安裝多個Filter，每個Filter包含一組條件，只有滿足這些條件的Envelope才能被打開，準確的說，不是節點打開Envelope，而是節點上安裝的Filter打開Envelope，每個Filter有一個緩沖區可以存儲解密后的消息，如果一個Envelope滿足多個Filter，那么這個消息會存儲在多個Filter中。Filter可以設置以下條件：
Topics：關心的主題的集合
Sender address：創建這個消息的節點
Recipient address：指定接收節點的地址
PoW requirement：消息需要的工作量證明
AcceptP2P：節點是否接收P2P消息，這類消息有特殊的用途
Proof of Work用來防止節點惡意大量發送消息，采用的算法和PoW共識算法差不多。消息的創建者需要找到一個nonce使得消息的Hash值小于一個值。這個值與消息的大小和TTL有關，消息越大，TTL越大，則找到nonce越困難，計算工作量的公式為
其中$BestBit$為Hash值中從左往右第一個為1的bit所在的位置（這個值越大，則需要嘗試nonce的次數越多）
源碼分解本部分主要涉及Whisper filter envelope ，它們的聯系如下圖：
WhisperWhisper表示一個協議實例，負責整個Whisper功能的運行，其中比較重要的字段如下：
protocol － Whisper協議的特定值，最重要的是其中的Run字段，它表示該協議的運行入口
filter - 本節點安裝的所有Filter
privateKeys - 本節點存儲的非對稱密鑰對的集合，一個Whisper實例可以保存多個密鑰對
symKeys － 本屆點存儲的對稱密鑰的集合，一個Whisper實例可以保存多個對稱密鑰
envelopes － envelope池，保存所有待廣播發送的信封。信封池的存儲鍵值是envelope的Hash
expirations － 超時池，記錄envelope的的過期時間，超時池的存儲鍵值是unix時間，值是envelope的Hash
peers － 活躍的Peer節點的集合，數據來源是p2p底層
msgQueue － 普通Whisper消息的envelope處理通道
在以太坊源碼分析—p2p節點發現與協議運行提到過，兩個節點在底層連接建立后，會運行共同支持的協議的Run函數，對于Whisper協議來說，就是HandlerPeer函數。
HandlePeer最終運行在兩個Go routine中，一個是Whisper.runMessageLoop(),它負責從底層讀取消息，另一個是Peer.update()，它負責周期性的將envelope池中的未發送的envelope發送到對端并將過期的envelope刪除。
Envelope表示一個Whisper消息，它有兩個來源
出方向通過NewEnvelope()構造
入方向從Peer節點接收
其重要的字段有
Topic － Envelope中的數據的主題，節點的Filter可以過濾感興趣的主題進行解密
EnvNonce － 消息的創建者在PoW中找到的nonce
pow － 消息具有的pow值
消息發送的典型過程以下是本節點廣播發送一小段數據payload，封裝到Envelope，再加入到Envelope池的過程，其中wh表示Whisper實例
首先構造發送參數，包括原始數據payload，主題Topic等
利用發送參數構造SentMessage
根據發送參數將SentMessage封裝到新創建的Envelope，這一步包括簽名(sign)加密(encrypt)計算nonce(Seal)
將Envelope加入Envelope池
消息接收的典型過程以下是典型的Whisper消息接收過程，其中w表示Whisper實例
w.runMessageLoop()從底層收到Whisper消息，并解碼成Envelope,加入Envelope池，調用postEvent()向w.messageQueue寫入這個事件
另一方面，當w通過Start啟動后，從w.messageQueue接收事件，開始Filter匹配
用已安裝的每個Filter去匹配這個Envelope，如果匹配上，就將Envelope打開(解密)，最終將其放入Filter的緩沖區中。
demo寫了一個whipser的chat-room demo，托管在github上，感興趣可以瞧瞧
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