比特币源码研读---开篇

[zuhd]

0x00 为啥要读

如果说是在18年以前阅读比特币代码，是价值投资的基本操作，那今年再去做这个事，绝逼是信仰了。比特币作为虚拟货币的开山鼻祖，运行至今近10年，在没有中心化结构的运营下，几乎没有出现过重大事故，相信BAT的产品也不敢吹这牛逼吧，所以作为技术人员读一读比特币代码是修炼内功的绝佳选择。由于比特币代码相比于我们之前所研发的C(B)/S结构不同，理解起来总会有一些吃力，如果能有一群水平差不多的朋友在一起互开脑洞，共同勉励，那更是一件美妙的事情。机缘巧合认识到国内第一批研读比特币代码的大神@菜菜子，经过几次沟通，他组织发起我们共同去做这个事情，在此特别感谢！

0x01 阅读思路

按照我以前的习惯，如果想去学习一门技术，那首先要去学会使用这门技术。话说学习使用比特币成本还是蛮大的，按照今天的行情BTC一枚也要4W多人民币。不过没有关系，我们还有很多其他的山寨币，操作起来也都是大同小异。利用3个月的时间，我从交易所到钱包，从公链到侧链，从炒币到各种DAPP几乎都玩了一遍。这个时候再去学习区块链的技术，知道自己该如何做信息过滤了，身边的同仁也会越来越多，遇到问题的时候，解决起来也就得心应手了。
在开始阅读代码之前，《比特币白皮书》和《精通比特币》这两份材料是必须要读的，对，必须。即使读不懂也没关系，至少从宏观上对比特币的技术有个大致的了解，脑子里有区块链模糊的样子，这是很重要的，如果一开始就从某个技术细节入手，比如密码学，P2P，很容易就走进一个死胡同，最后无疾而终。

0x02 环境搭建

工欲善其事，必先利其器。首先我们先选个版本，我用的是Bitcoin Core Daemon version v0.16.99.0-b1dc39d。在开始研读代码之前，我们先把环境搭好。由于常年在Windows下面做开发，我尝试过搭建bitcoin的windows环境，网上也能搜索到教程，但我不推荐大家去这么做，因为这是一个巨坑，详细就不多赘述了。我选择的系统环境是Ubuntu 14.04 Server LTS，我不太喜欢用桌面版。具体搭建的教程在互联网上能搜到@菜菜子的教程，讲的很详细，一步一步做下去就是了。IDE我尝试过几个，sublime，vscode，甚至Idea，我觉得都不够好用，最主要的是对“代码引用”这个功能支持的不好，最后只好祭出了江湖杀器Visual Stuio，但VS导入文件夹的功能不是很友好，只好自己先去Create Filter，然后再导入文件。最后我想强调一点的是关于代码的调试，可能很多朋友喜欢用Log调试，我个人还是喜欢debug，我用的是gdb，不过要注意的是，在make文件之前要修改所有目录下的makefile，把编译的优化禁止掉，也就是把g++的编译选项-O2改成-O0，这样就能跟踪代码的完整的执行流程了。

0x03 目录结构&数据结构

整个的项目的目录结构可以参考下图（图片来源于互联网）

读了一下前辈的研读代码，基本都是从函数入口进行介绍的，是基于函数跳转分析的，也就是我们平时调试的callstack。我研读的方式稍有不同，我是从整个比特币的数据结构入手的。我们都知道比特币代码是基于区块链技术的，脑子里都有链表这样的一个概念，一环一环利用指针依次连接起来。如果我们知道每个节点里的数据结构，甚至是内存布局，然后再去分析每个数据结构在代码中扮演的角色，各个数据结构之间的组织方式，是Has-A，还是Is-A，按照这个思路去阅读代码，就轻松愉悦加开心了。
首先来分析chain.h和chain.cpp这两个文件，里面包含了这样的类。

CBlockIndex
CDiskBlockIndex
CChain

类的关系成员变量及关系图如下：

再来分析block.h和block.cpp这两个文件，里面包含如下几个类。

CBlockHeader
CBlock
CBlockLocator

类的关系成员变量及关系图如下：

从上面的分析可以看出CBlockIndex是Block的内存索引，Block的详细数据是懒加载(lazy-load)，只有在使用的时候才会用硬盘数据读取。Block在硬盘序列化的数据除了类里的成员变量之外，还有一些额外的数据如下图所示，看到这些是不是很眼熟，在刚开始接触windows PE文件的时候，思路和这个也是类似的。

有网友总结出来的更简单粗暴的图，如下（图片来源于互联网），这个图，我很喜欢，哈哈哈。

0x04 总结

本开篇小节主要讲述了研读BTC代码的动机和方法，立Flag去做一件事情可能会很简单，但能坚持下来是一件很不容易的事情，由于本人能力有限，文中有描述不当的地方，还请大家多多包涵。下一小节，主要讲交易的数据结构，See u then!