Сеть и обнаружение

Как два устройства, подключённых к одному Wi-Fi, находят друг друга? Ведь они не знают IP-адреса друг друга. Здесь на помощь приходит mDNS и библиотека libp2p.

Что такое libp2p

libp2p — это набор инструментов для создания P2P-сетей. «P2P» означает peer-to-peer (равный-к-равному) — устройства общаются напрямую, без центрального сервера.

Стек libp2p в csend

libp2p — это конструктор из нескольких слоёв:

Слой	Что делает
TCP	Базовое сетевое соединение
Noise	Шифрует транспорт (дополнительно к ChaCha20 шифрованию файлов)
Yamux	Позволяет пускать много «потоков» через одно TCP-соединение
request-response	Структурированный обмен: запрос → ответ
mDNS	Обнаружение устройств без настройки

Два уровня шифрования? Да! Noise шифрует сам канал связи (никто не видит даже заголовки сообщений), а ChaCha20 шифрует содержимое файлов (даже если Noise взломан, файлы всё равно защищены).

Swarm — «Рой»

Swarm — это основная единица libp2p. Один swarm = одно «виртуальное устройство» в P2P-сети. У swarm есть:

Свой PeerId (уникальный ID)
Свои адреса (IP:порт)
Своё поведение (Behaviour — что делать с сообщениями)

PeerId — уникальный идентификатор

Каждый swarm имеет уникальный PeerId — хеш публичного ключа Ed25519. PeerId выглядит как 12D3KooW... и генерируется заново при каждом запуске.

PeerId нужен для того, чтобы отличать одно устройство от другого, даже если у них одинаковый IP-адрес (например, два роя на одном компьютере).

SendBehaviour — поведение роя

В csend каждый рой объединяет два поведения:

rust

pub struct SendBehaviour {
    pub mdns: mdns::tokio::Behaviour,              // Обнаружение соседей
    pub transfer: json::Behaviour<Message, Message>, // Обмен сообщениями
}

Создание роя

Есть два варианта:

rust

// Вариант 1: случайный ключ (для Discovery swarm и receiver P2P swarm)
pub fn build_send_swarm() -> Result<Swarm<SendBehaviour>> {
    build_send_swarm_with_keypair(Keypair::generate_ed25519())
}

// Вариант 2: предгенерированный ключ (для sender P2P swarm —
// чтобы узнать PeerId до запуска и передать его в Discovery)
pub fn build_send_swarm_with_keypair(keypair: Keypair) -> Result<Swarm<SendBehaviour>> { ... }

Sender P2P swarm использует вариант 2: keypair генерируется в spawn_send_task(), из него извлекается PeerId, а затем keypair передаётся в build_send_swarm_with_keypair(). Это позволяет включить sender_peer_id в Discovery-сообщение до запуска асинхронной задачи.

Что такое mDNS

mDNS (multicast DNS) — это способ обнаружения устройств в локальной сети без центрального сервера.

Представь, что ты в комнате с людьми и хочешь найти программистов. Ты кричишь: «Кто тут программист?» Все программисты поднимают руки. Это и есть mDNS — широковещательный запрос.

Частота проб

При старте mDNS отправляет пробы часто (500 мс → 1 с → 2 с → ..., exponential backoff), затем стабилизируется на query_interval (по умолчанию 5 минут). Когда пир перестаёт отвечать на пробы, libp2p генерирует Event::Expired.

Архитектура csend

Прежде чем погружаться в детали, полезно увидеть общую картину. В csend одновременно работают несколько swarm'ов:

Компонент	Сколько	Время жизни	Задача
Discovery Swarm	1	Всё время работы TUI	Обнаружение пиров, обмен метаданными раздач
Sender P2P Swarm	0..N	От нажатия `[s]` до завершения/отмены	Передача файлов конкретному получателю
Receiver P2P Swarm	0..N	От ввода кода до завершения/отмены	Приём файлов от конкретного отправителя

Каждый swarm работает в своей tokio-задаче и имеет свой цикл tokio::select!, который одновременно ждёт mDNS-события, входящие сообщения и команды от TUI.

Discovery Task — фоновое обнаружение

Discovery Task работает всё время, пока открыт TUI. Его задача — знать, кто есть в сети, и обмениваться метаданными раздач.

Состояние

rust

/// Одна активная раздача, объявленная в сеть.
struct ActiveTransfer {
    transfer_id: String,      // Публичный ID раздачи
    sender_peer_id: String,   // PeerId P2P-роя отправителя
    label: String,            // Метка ("photos", "3 items")
    files: Vec<FileInfo>,     // Список файлов
    total_size: u64,          // Общий размер
}

struct DiscoveryState {
    device_name: String,                       // Имя этого устройства
    known_peers: HashSet<PeerId>,              // Известные соседи
    our_transfers: Vec<ActiveTransfer>,         // Наши активные раздачи
    quiet: bool,                               // Не рассылать WhoWantsToSend
    tx: mpsc::UnboundedSender<DiscoveryEvent>, // Канал к TUI
}

Как отвечает на запросы

Входящий запрос	Ответ	Дополнительное действие
`WhoWantsToSend`	`Ack`	Отправить каждый наш transfer как `WhoWantsToReceive`
`WhoWantsToReceive`	`AdvertiseReceive`	Уведомить TUI: `SenderFound`
`NoLongerSending`	`Ack`	Уведомить TUI: `SenderRetracted`
Всё остальное	`Ack`	—

Жизненный цикл пиров

Появление

Когда mDNS обнаруживает новое устройство, Discovery Task:

Дедупликация — если пир уже в known_peers, ничего не происходит.
Сохранение адреса — swarm.add_peer_address(peer_id, addr).
Знакомство — introduce_to_new_peer() отправляет пиру все наши активные раздачи как WhoWantsToReceive. Если quiet = false, также отправляет WhoWantsToSend, чтобы узнать о раздачах пира.

Исчезновение

Когда mDNS генерирует Event::Expired, Discovery Task удаляет пира из known_peers и отправляет SenderRetracted { transfer_id: None } в TUI — все раздачи этого пира считаются недоступными.

Есть два варианта удаления раздач:

`transfer_id`	Источник	Что произошло
`Some("a8c3f1...")`	Входящее `NoLongerSending`	Отправитель отменил конкретную раздачу
`None`	`Event::Expired`	Пир пропал из сети — все его раздачи недоступны

Почему не нужен периодический опрос

Каждое изменение обрабатывается точечно:

Событие	Реакция
Новый пир в сети	`introduce_to_new_peer` — обмен раздачами
Новая раздача	`AdvertiseFiles` → `send_to_all_peers`
Отмена раздачи	`ClearTransfer` → `NoLongerSending`
Пир пропал	`Event::Expired` → TUI убирает из списка
Запрос «кто раздаёт?»	`WhoWantsToSend` → ответ нашими раздачами

Нет ситуации, когда информация «зависает» и нужно опрашивать сеть заново.

Как отправитель публикует раздачу

Когда пользователь выбирает файлы и нажимает [s], запускается цепочка через outbox-паттерн:

Шаг	Кто	Что делает
1	NavigatorPane	Генерирует кодовую фразу, формирует label, кладёт `StartSend` в outbox
2	App	Забирает `StartSend`, вызывает `SendPane::start_transfer()`
3	SendPane	Генерирует `transfer_id`, запускает P2P sender swarm (получает `sender_peer_id`), кладёт `FilesReady` в outbox. P2P task вычисляет `code_hash` из переданной фразы
4	App	Забирает `FilesReady`, отправляет `AdvertiseFiles` в Discovery Task
5	Discovery Task	Сохраняет передачу в `our_transfers`, рассылает `WhoWantsToReceive` всем известным пирам

Три идентификатора

На шаге 3 создаются два публичных идентификатора, а секретный code_hash вычисляется внутри P2P task из кодовой фразы:

transfer_id и sender_peer_id — публичные, не связаны с кодовой фразой. Наблюдатель в сети видит, что Алиса раздаёт файлы, но не может узнать фразу и не может принять файлы.

Теперь, когда мы увидели путь раздачи от отправителя до сети, рассмотрим обратный путь — как получатель обнаруживает раздачу и подключается к отправителю.

Как получатель принимает файлы

Путь получателя начинается в ReceivePane, где отображаются раздачи, обнаруженные через Discovery.

Шаг	Что происходит
1	Discovery присылает `SenderFound` — ReceivePane показывает раздачу в списке
2	Пользователь выбирает раздачу (`Enter`), вводит кодовую фразу
3	ReceivePane запускает Receiver P2P Task с `target_peer_id` = `sender_peer_id` из Discovery
4	P2P Task обнаруживает целевого пира через mDNS, отправляет Handshake только ему
5	Отправитель проверяет `code_hash`, отвечает Offer со списком файлов
6	TUI показывает модальное окно, пользователь нажимает `[y]` → Accept
7	Начинается передача: шифрованные чанки, по одному Ack на каждый чанк

Как получатель находит нужного пира

В сети может быть много swarm'ов — Discovery-свормы других устройств, P2P-свормы других передач. Получатель не перебирает их все, а точно знает PeerId нужного отправителя из Discovery-сообщения WhoWantsToReceive:

mDNS переоткрывает пиров периодически (см. частоту проб выше). Если при первом обнаружении соединение не установилось — следующая проба повторит попытку.

P2P Task — передача файлов

P2P Task создаётся для каждой конкретной передачи. У каждого свой swarm с уникальным PeerId.

Сеть и обнаружение ​

Что такое libp2p ​

Стек libp2p в csend ​

Swarm — «Рой» ​

PeerId — уникальный идентификатор ​

SendBehaviour — поведение роя ​

Создание роя ​

Что такое mDNS ​

Частота проб ​

Архитектура csend ​

Discovery Task — фоновое обнаружение ​

Состояние ​

Как отвечает на запросы ​

Жизненный цикл пиров ​

Появление ​

Исчезновение ​

Почему не нужен периодический опрос ​

Как отправитель публикует раздачу ​

Три идентификатора ​

Как получатель принимает файлы ​

Как получатель находит нужного пира ​

P2P Task — передача файлов ​

Sender ​

Receiver ​

Сеть и обнаружение

Что такое libp2p

Стек libp2p в csend

Swarm — «Рой»

PeerId — уникальный идентификатор

SendBehaviour — поведение роя

Создание роя

Что такое mDNS

Частота проб

Архитектура csend

Discovery Task — фоновое обнаружение

Состояние

Как отвечает на запросы

Жизненный цикл пиров

Появление

Исчезновение

Почему не нужен периодический опрос

Как отправитель публикует раздачу

Три идентификатора

Как получатель принимает файлы

Как получатель находит нужного пира

P2P Task — передача файлов

Sender

Receiver