# 在中低階 Arm 環境佈署 IOTA Swarm Nodes

[IOTA](https://www.iota.org/) 是一個為了物聯網而設計的開放原始碼分散式賬本技術，為機器提供無需手續費的微交易 (micro-transactions)。

在 IOTA 上，您需要仰賴一個節點 (node) 來發起交易，或是查詢曾經的交易紀錄。但如果我們這樣想，很快就會遇到以下的一些問題：

* IOTA 現行的 full-node 需要 fully synced 才能發起交易。
* 運行一個 full-node [最小的系統需求](https://iota.stackexchange.com/questions/1391/minimum-requirements-to-run-a-full-node)
* 需要 7 天 24 小時不關機以確保 fully synced
* 每個 Node 需要維運 7~9 的鄰居節點 (neighbor nodes)，大量的 Node 維運成本非常高。

這樣的使用情境，對物聯網之類的裝置而言，是難以接受的。就像我們不能要求家裡的微波爐儲存著快 100 GB 的分散式帳本， 24 小時上電，就為了達成 fully-synced 這樣的任務。

因此，對於我們週邊的物聯網裝置，合理的使用情境應該是：

* 不保證持續的電源、網路狀態。
* 期望的功能唯物聯網裝置本身能夠收/發交易。
* 不定時的查帳可以透過 full-node 或是 [Light Wallet Servers](http://iotasupport.com/lightwallet.shtml)

所以我們可以將 [iota-swarm-node](https://github.com/yillkid/iota-swarm-node) 佈署在便宜的 Arm 開發板上，作為物聯網裝置端微型支付的基礎建設。解釋 iota-swarm-node 之前，我們先看 IOTA 交易是如何連接到 Tangle。IOTA 在發起一筆交易時候，需要在 Tangle 上選擇兩個交易驗證，可以被選的交易，稱之為 tips，如同下列的灰色方塊所示。所以現在我們知道，[iota-swarm-node](https://github.com/yillkid/iota-swarm-node) 只需要這些 tips 就可以發起交易了，這些 tip 大概會佔去幾 MB 的空間。


經過上文的解釋， [iota-swarm-node](https://github.com/yillkid/iota-swarm-node) 與 full-node 分工就很明白了，分工如下：

* full-node
* 提供 tips 給 iota-swarm-node
* 廣播 iota-swarm-node 的交易

* iota-swarm-node
* 產生寄款/收款帳號
* 對交易簽名
* 接收來自 full-node 的 tips
* tips selection (options)
* 對交易做工作證明 (proof of work; PoW)

詳細的架構如下圖所示：


順帶一題，iota-swarm-node 採用 [dcurl](https://github.com/chenwei-tw/dcurl) 實現 PoW (proof of work)，支援 GPU 加速以及 multi-thread Curl function，在交易的處理上有顯著的效能改善。


以下為 [iota-swarm-node](https://github.com/yillkid/iota-swarm-node) 在 [Raspberry Pi 3 Model B](https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/) 上安裝的過程：

## Hardware requirements
* Raspberry Pi 3 (Model B)
* microSDHC > 2 GB
* Resbian 約需要 2 GB
* iota-swarm-node 約需要 11 MB

## 設定 Raspberry Pi

#### 安裝 Raspberry Pi 上的作業系統

* 下載網路上的 Raspbian [image](https://downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite_latest) 作業系統映像檔
* 將作業系統映像檔複製至 microSDHC
* `sudo unzip -p 2018-03-13-raspbian-stretch-lite.zip | sudo dd of=/dev/mmcblk0 bs=4M conv=fsync`

#### 設定 wifi
* 掛載 **boot** 分割區，設定 wifi AP
* touch ssh /mount_point/boot/
* vim /mount_point/boot/wpa_supplicant.conf

    ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev

    update_config=1

    country=<your_ISO-3166-1_two-letter_country_code>

    network={
        ssid="<your_SSID>"
        psk="<your_PSK>"
        key_mgmt=WPA-PSK
    }

#### 第一次登入
* Raspbian 預設帳號/密碼
* pi/raspberry

#### 安裝 iota-swarm-node
* Update apt list:
* `$ sudo apt-get update`

* Pre-Installation:
* `sudo apt-get install git`
* `sudo apt-get install python-pip python-setuptools python-dev python3-dev build-essential libssl-dev libffi-dev`

* Official Python library for the IOTA Core:
* `$ pip install pyota`
* Known issue: [TypeError: unsupported operand type(s) for -=: 'Retry' and 'int'](https://stackoverflow.com/questions/37495375/python-pip-install-throws-typeerror-unsupported-operand-types-for-retry)

* Install iota-swarm-node:

$ pip2.7 install cryptography==2.1.4
$ git clone https://github.com/yillkid/iota-swarm-node.git
$ cd iota-swarm-node
$ python server.py

#### 嘗試傳送 0 元交易

$ cd iota-swarm-node
$ python examples/send_data.py

RXDAJLAPHJ9TXVJWGNYYOFPARCIAHZEUIJYKYHTXEVZA9ZHDIXVIGJHJAQTRSPYGFDEILGFAJLPQWWXBD
Duration: 6.59507608414 seconds

您可以隨意將 swarm_node.py 檔案裡的 node 位址換成 [light Wallet Servers](http://iotasupport.com/lightwallet.shtml) 上的任意 node，例如：http://cryptoiota.win:14265

`$ python examples/send_data.py`

BXCEOILCZNLDACORIWDTKIKJXTSUMYCPHCBFEZRZXIDVCRWECDKRUAWTORBWFFDEGBDWQN9DGLISFF9VZ
Duration: 13.4243559837 seconds

在 [Asus Tinker board](asus.com/tw/Single-Board-Computer/Tinker-Board/) 上的測試結果：

`$ python examples/send_data.py`

WIAEHXJUVO9IDZXROJEDBQLFHVFLZCIQKPLLXCGWLNZFIUJZLBZACVLZPWAKUBYLDYRZKFIDKLSAHJHEY
Duration: 1.91658091545 seconds

###### tags: iota, swarm-node