Ｋ桶 （ —ｕ ｋ ｔ 构 建 方 法 ， Ｋ ｂ ｃｅ） 以改 进 Ｋ ｄ ｍｌ ａ ｅ ｉ 议 的 性 能 。 并 通 过 模 拟 实验 ， 明 了在 恰 当 的 更新 策略 下该 方 法 的 有 ａ协 证
效性 。
关键词： 等网（２ ） Ｋｄｎｉ 议 ； 对 Ｐ Ｐ ； ａ ｅ ｄａ协 Ｋ桶 ；负载 失衡 ； 扑 失 配 ； 合 性 能 拓 综 中图 分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３３ ０ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ ６ ３ （ ０ ０ ０ — １ ５ ０ １７ — ２６ ２ １ ）２ ０ ２ — ３
ｋ ｂ ｃ ｅ 【］ － ｕｋ ０ ｔ
距 离： １ ２） ｆ， 距 离 ： ２ ４） 【，
ｋ ｂ ｃ ｅ 【］ －ｕｋｔ１
ｋ ｂ ｃ ｅ ［］ － ｕｋ ｔ ２
最 为 实用 和 简 清 的一 种 。 当前 主 流 的 Ｐ Ｐ软 件 （ ｅ ｕｅ ２ 如 Ｍ ｌ、
Ｂｔｏ ｔＢｉ ｐｒｔ Ａ ｕｅ ｓ等 ） 采 用 Ｋ ｄ ｍｌ ｉ ｍｅ 、 ｔ ｉｉ和 ｚ ｒｕ ｃ ｓ 都 ａ ｅ ｉ 为 其 辅 助 ａ作 检 索 协 议
日
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距 离：【， ４ ８）
ｋｂｃｅ ［ Ｅ ．三 … ． －ｕｋ ｔ １ ｉ ｛ ＝ Ｅ日． 三 ｎＩ ｛ ＝ ｕ１
距 离 ：【， ） ２２
但 随 着 Ｐ Ｐ应 用 规 模 的不 断 增 长 ， ２ ２ Ｐ Ｐ用 户 急 剧 增 加 ， Ｋ ｄ ｍ ｉ 议 同有 的 缺 陷 就 越 显突 ． 节 点 负 载 失 衡 、 桶 ａｅ ｌ 协 ａ 如 Ｋ
１ 节 点 的 负载 失衡 ． ２ Ｋ ｄ ｍｉ 议 基 于 如下 假 设 ：所 有 节 点 的 能 力 是 相 当 ａｅ ｌ ａ协 的 ； 源 在覆 盖 网 中的 分 布 是 随 机 的 、 匀 的 ； 有 节 点 都 可 资 均 所
２ 泛 洪搜 集 邻居 节 点
采用 Ｋ ｄｍ ｉ协 议 原 有 策略 构 建 覆 盖 网 ， ａｅ ｌ ａ 即使 用 一 致 性 哈希 函数 （ｏｓ ｔｎ Ｈ ｓ ｎｔｎ 将 数 据 和 节 点都 均 匀 映 射 ｃｎｉｅ ｔ ａｈｆ ｃｏ ） ｓ ｕ ｉ
作 者 简 介 ： 齐 （ ９ ３ ） 男 ， 西 太原 人 ， 士 ， 张 １６ 一 ， 山 硕 副教 授 。研 究 方 向 ： 能控 制 、 入 式 网络 系统 、 息 处 理 。 智 嵌 信
． ．
１ ５－ ２
电子设计 工程） ０ ０年第 ２期 ２１
宽 更 佳 的节 点 拒 于 门外 ， 利 于 提 升 Ｋ ｄ ｍｉ 不 ａｅ ｌ ａ的搜 索 效 率 和 降 低 等待 时 间 。 着 Ｋ ｄｍｌ 户增 加 ， 享 的 数据 、 件更 随 ａｅ ｉ ａ用 共 文 多 。 种 缺 陷会 更 加 明 显 。 这
（ ｂ ｃ ｅ ） 新 迟 缓 以 及 逻 辑 拓 扑 与 物 理 拓 扑 失 配 等 。 为 了 Ｋ—ｕ ｋ ｔ更 适 应 Ｐ Ｐ应 用 规 模 的不 断 增 长 ．改 善 Ｋａ ｅ ｉ 议 的 性 能 ． ２ ｄ ｍｌ ａ协
ｋｂｃｅ 】 日 三 ｜．三 … ・ 日 ．三 ｎ ｌ －ｕｋｔｌ９ ｆ５ 卜 ［ ＿ ［ ． １Ｉ距离： ， ） １ ２
稿 件 编 号 ：０ ９ ８ ７ ２Ｈ ００ ｌ Ｄ
本 地 节 点 才 会 更 新 Ｋ桶 的信 息 ． 而 避 免 由于 新 节 点 的 加 入Baidu Nhomakorabea 从 而 泛 洪 路 由信 息【 但 这 种 机 制 不 及 时 更 新 Ｋ桶 。 性 能 和 带 。 将
收 稿 日期 ：０ ９ ０ — １ ２０ — ８ ３
ｐａ ｅ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈｅ ｐ ｒｏｍ ａ ｃ ｆＫａ ｍｌａ ｐ ｏｏ ｏ ． ｉｈ ａｎ ａ ｒ ｐ ｉ ｔ ｐｄ ｔ ｔａ ｅ ｙ，ｈｅ ｅ ｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆ ｐ ｒ，ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｄｅ ｉ ｒ ｔｃ １Ｗ ｔ ｐｐ ｏ ｒａｅ ｕ ａｅ ｓｒ ｔ ｇ ｔ ｆ ｃｉ ｅ ｅ ｓ ｏ
第 １ ８卷 第 ２期
Ｖ０ ．８ １１ Ｎｏ２ ．
电子设 计 工程
Ｅｌｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ０年 ２月
Ｆｅ ．２ ０ ｂ ０１
Ｋａ ｅ ｉ协 议 的 分析 与 改 进 ｄ ｍｌ ａ
张 齐 ．劳 炽 元
（ 南理 工 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 学 院 ， 东 广 州 ５ ０ ０ ） 华 广 １０ ６
摘 要 ： 对 Ｋ ｄｍ ｉ 议 存 在 的 路 由表 更 新 迟 缓 、 针 ａｅ ｌ ａ协 负载 失 衡 和 网络 拓 扑 失 配 的缺 陷 ， 出一 种 基 于 节 点 综 合性 能 的 提
１ｒ一 Ｔ ３邻居 节点 并 把 它 们 加 入 Ｋ桶 里 （ 居 节 点 也均 匀 分 布 Ｌ 邻 在 １０个 Ｋ桶 里 ） ６ 。对 新 节点 进 行 １ Ｌ ３ 洪 操 作也 可使 老 Ｔ一泛 ｒ
浪费： 而对 于带 宽 较小 的节 点 ， 会 造 成 网络 堵 塞 。 则
ｔ ｉ ｔ ｏ ｓｐ ｏ ｅ ｙ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｈ ｓｍｅ ｈ ｄ ｉ ｒｖ ｄ ｂ ｉ ｌｔ ． ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｒｔ— ｅ ｒＰ Ｐ） ａ ｅｄ ａｐｏｏｏ ；Ｋ—ｕ ｋ ｔ ｏｄ ｉ ａａ ｃ ；ｔｐ ｌｇ ｓ ｔｈ；ｃ ｍｐｅ ｅ ｓｖ ｅ－ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｅ— ｐ ｅ （ ２ ；Ｋ ｄ ｎ ｉ ｒｔｃ ｌ ｏ ｂ ｃ ｅ ；ｌａ ｍｂ ｌｎ ｅ ｏ ｏｏ ｍｉｍａｃ ｙ ｏ ｒｈ ｎ ｉｅｐ ｒ
Ｌ ｅａｓｔ Ｒ ｅｎｔ ｙ — ｅｃ ｌ Ｍｏｓｔ Ｒｅ ｎｔｌ — ｃｅ ｙ
图１ Ｋ桶 的逻 辑 结 构
的 节点 ， 比如 当 ０时 ， Ｋ桶 只 能 保存 ｌ ） 而 当 ｉ 很 大 该 项 ； 值 时 ， 对 应 Ｋ桶 的项 数 又很 可 能 超 过 ｋ个 。这 里参 数 ｋ是 为 其 平 衡 系 统 性 能 和 网 络 负 载 而 设 置 的 一 个 常 数 ．但 必 须 是 偶 数， 比如 在 Ｂ ｔｏ ｅ ｔ 实 现 中 ， ｉ ｒｎ 的 Ｔ ｒ ｋ取值 为 ８ 。 在 标 准 Ｋ ｄ ｍ ｉ协 议 中 ， ａｅ ｌ ａ Ｋ桶 的更 新 比较 迟 缓 。假 设 有 ３个 节 点 Ａ、 、 只 要 节 点 Ｂ持 续 在 线 ， 无 论 其 计 算 性 能 Ｂ Ｃ， 则 和 网络 带 宽 如 何 低 劣 ， 点 Ｂ的 信 息 将 一 直 保 存 在 节 点 Ａ 的 节 某 个 Ｋ桶 里 。而 对 于 性 能 和 带 宽 都 更 佳 的 节 点 Ｃ 却 只 有 代 ， 表 Ａ、 Ｃ距 离 的 那 个 Ｋ 桶 没 有 填 满 ｋ个 节 点 信 息 时 ．才 能 填 上 节 点 Ｃ 的信 息 。 将 在 线 时 间 长 的 节 点 留 在 Ｋ桶 可 增 加 Ｋ桶 中 的 节 点 在 下 一 时 间段 仍 然 在 线 的 概 率 ． 高 网 络 的稳 定 性 并 减 少 网络 提 维 护 成 本 （ 需 频 繁更 新 节 点 的 Ｋ桶 ） 无 。此 外 ， 种 机 制 能 在 这
个 范 围 内 。 比如 第 ｉ Ｋ桶 只保 存 与 本地 节 点 相 距 ［ ，ｉ 范 个 ２ ２１ ‘ ＋ 】
围 内 的节 点 信 息 。Ｋ桶 的逻 辑 结 构 如 图 ｌ 示 。 所
一
定 程 度 上 防 御 Ｄ Ｓ攻 击 。 因为 只 有 当 原 来 的 节点 失效 后 ． Ｏ
般 来 说 ， ｉ 很 小 时 ， 桶 通 常是 空 的 （ 当 值 Ｋ 即无 足 够 多
到 一 个 逻 辑 空 间 ，使 性 能 优 良 的 节 点 均 匀 分 布 于 １ ０个 Ｋ ６
桶， 从而避免搜索性能的不均匀。 另外 ， 为了降低网络拓扑失
配 造 成 的影 响 ， 高 系 统 的 搜 索 性 能 ， 文 的 改 进 策 略 是 对 提 本
邻 居 节 点作 Ｌ ３ （ 个 物 理 跳 数 范 围 内 ）泛 洪 ，找 出所 有 丌 一 ３
一
本 文 将 对 Ｋ ｄ ｍ ｉ 协 议 进 行 分 析并 提 出相 应 的优 化 策 略 。 ａｅ ｌ ａ
１ Ｋａ ｅ ｉ 议 的 缺 陷 ｄ ｍｌ ａ协
１１ Ｋ 桶 更 新 迟 缓 ．
在 Ｋ ｄ ｍ ｉ 覆 盖 网 中 ， 个 节 点 都 保 存 有 一 些 其 他 节 点 ａｅ ｌ ａ 每 的位 置信 息 ， 便 本 地 节 点 进 行 寻 址 查 询 。根 据 Ｋ ｄ ｍ ｉ 以 ａｅ ｌ ａ协 议 的 规 定 ， 些 位 置 信息 一 般 由 Ｉ 这 Ｐ地 址 、 Ｄ Ｕ Ｐ端 口 ． 点 Ｉ 节 Ｄ
以和 其 他 任何 节点 连 接 。而 在 实 际 情 况 中 ， 节 点 的 计 算 能 各
力 、 信 带 宽 和 活动 时 间 都 是 极 端 异 构 的 。 等 看 待各 节 点 通 平 的能 力将 会 导 致 节点 负载 失 衡 ． 成 网络 的性 能 瓶颈 Ｉ 造 。同样 数 量 的 请 求 包 ， 宽 大 的 节点 可 以 轻 松 应 对 ， 会 造 成 带 宽 带 但
Ａｎａ ｙ ｉ ｎｄ ｉ ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｔｏ ａ ｅ ｌａ ｐｒ ｔ ｃ ｌ ｌ ｓｓａ ｍ ｏ ｅ ｎ ｆＫ ｄ ｍ ｉ ｏ ｏ ｏ
Ｚ Ｎ ｉ Ｌ Ｏ Ｃ ｉ ｕｎ ＨＡ ＧＱ ， Ａ ｈ— ａ ｙ （ｃ ｏｌｆＣ ｍ ｕ ｒ ｃ ｎ ｅ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｓ ｕ ｈｎ ｎｖｒｉ Ｔｃ ｎｌ ｙ Ｇ ａｇｈｕ５ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｄＥ ｇｎｅｉ ，ｏ ｔ Ｃ ｉ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕｎｚｏ １０ ６ Ｃ ｉａ ｅＳ ｅ ａ ｎ ｈ ａ ｅ ｔｆ ｏ
等 数 据 组 成 ， 分 为 １ ０个 组 。 用 单 链 表 将 组 内 节 点 连 接 起 并 ６
来 ， 成 一 个 Ｋ桶 。 个 Ｋ桶 有 至 多 ｋ个 位 置 信 息 ， 些 位 置 组 每 这
信 息 所 代 表 的 节 点 与 本 地 节 点 的 距 离 （ 或 距 离 ） 在 同 一 异 都
Ａ ｂｓｒ ｃ ： ｍｉ ｔｔ ｅ ｄｅｅ ｔ ｕｃ ｓ ｒ ｕ ｉｇ ｔ ｂ ｅ ｕ ａ ｅ ｄｅａ ｌａｄ ｉ ａ ａ ｃ ｎ ｔ ｒ ｏｐ ｌｇ ｉｍ ａｃ ｘｓｉｇ ｉ ｔ ａ ｔＡｉ ｎｇ ａ ｈ ｆ ｃｓ ｓ ｈ ａ ｏ ｔｎ ａ ｌ ｐｄ ｔ ｌ ｙ，ｏ ｍｂ ｌ ｎ ｅ， ｅｗｏ ｋ ｔ ｏｏ ｙ ｍ ｓ ｔｈ ｅ ｉｔｎ ｎ
Ｋ ｄ ｍｌ ｒ ｔｃ ｌ ａ Ｋ ｂ ｃ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｅ Ｓ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｐ ｏｏ ｏ ， — ｕ ｋ ｔｃ ｎ ｔｕ ｔ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｎ ｄ ’ ｏ ｒｈ ｎ ｉｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｏ ｆ
ｆｒ ｎ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｓ
Ｋａ ｅ ｉ 一 种 典 型 的 结 构 化 对 等 网 Ｐ Ｐ（ ｅ ｒｔ—ｅ ｒ ｄ ｍｌ ａ是 ２ Ｐ ｅ．ｏＰ ｅ ）
协 议 ， 协 议 以 分 布 式 的 应 用 层 全 网 方 式 存 储 和 检 索 信 息 … 该 。
在 众 多 Ｐ Ｐ协 议 中 ， ｄ ｍｌ ２ Ｋａ ｅ ｉ 应 用 最 为 广 泛 、原 理 和 实 现 ａ是