CN112507032B - 一种kademlia协议的k-桶构造改进方法 - Google Patents

一种kademlia协议的k-桶构造改进方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种kademlia协议的k‑桶构造改进方法，包括kademlia协议的k‑桶构造方法及其适配的路由表结构方法，所述的kademlia协议的k‑桶构造方法是p2p网络中节点的拓扑关系构造方法，所述的kademlia协议适配的路由表是p2p网络中节点的拓扑关系构造的存储结构方法。本发明kademlia协议的k‑桶构造改进方法解决了现有kademlia协议中存在的空桶效应问题，并通过适配的路由表结构，使得路由表内节点分布更加均匀合理，kademlia协议性能得到有效提升。

Description

一种kademlia协议的k-桶构造改进方法
技术领域
本发明涉及p2p网络技术，特别是涉及一种kademlia协议的k-桶构造改进方法。
背景技术
p2p网络技术是区块链技术的一个重要组成部分。kademlia协议作为p2p网络技术的关键技术，在区块链系统中越来越多地得到应用。但现有kademlia协议中，路由表的k-桶号是由160位地址的异或距离的大端或小端的零的连续个数值表示，使得在路由表低端很难找到节点，而在路由表高端又节点过多。这就是现有kademlia协议的路由表存在的空桶效应问题，不能有效发挥路由表k-桶的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计一种新的技术解决方案，以解决现有kademlia协议的路由表存在的空桶效应问题，从而提高路由表k-桶的性能。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
一种kademlia协议的k-桶构造改进方法，其特征在于，所述方法包括改进kademlia协议的k-桶构造方法，算法步骤如下：
第一步：检查160位本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的前三位逻辑与运算是否相同，即
0xE0 & srcID160 [0] = 0xE0 & dstID160 [0]
如果本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的前三位相同，则符合k-桶距离加入条件，否则不符合k-桶距离加入条件；相当于确定距离范围内的节点可被选中加入k-桶；
第二步：将本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的160位地址值b0~b159分别按位异或运算映射成8位编码B0~B7：
B0 = b0^b1^b2^b3^b4^b5^b6^b7^b8^b9^
b10^b11^b12^b13^b14^b15^b16^b17^b18^b19
B1 = b20^b21^b22^b23^b24^b25^b26^b27^b28^b29^
b30^b31^b32^b33^b34^b35^b36^b37^b38^b39
B2 = b40^b41^b42^b43^b44^b45^b46^b47^b48^b49^
b50^b51^b52^b53^b54^b55^b56^b57^b58^b59
B3 = b60^b61^b62^b63^b64^b65^b66^b67^b68^b69^
b70^b71^b72^b73^b74^b75^b76^b77^b78^b79
B4 = b80^b81^b82^b83^b84^b85^b86^b87^b88^b89^
b90^b91^b92^b93^b94^b95^b96^b97^b98^b99
B5 = b100^b101^b102^b103^b104^b105^b106^b107^b108^b109^
b110^b111^b112^b113^b114^b115^b116^b117^b118^b119
B6 = b120^b121^b122^b123^b124^b125^b126^b127^b128^b129^
b130^b131^b132^b133^b134^b135^b136^b137^b138^b139
B7 = b140^b141^b142^b143^b144^b145^b146^b147^b148^b149^
b150^b151^b152^b153^b154^b155^b156^b157^b158^b159
第三步：分别合成8位本地节点映射地址srcID8与目标节点映射地址dstID8字节编码：
srcID8 =(B0<<7)|(B1<<6) |(B2<<5)|(B3<<4) |
(B4<<3)|(B5<<2) |(B6<<1)|B7
dstID8=(B0<<7)|(B1<<6) |(B2<<5) |(B3<<4)|
(B4<<3)|(B5<<2) |(B6<<1)|B7
第四步：计算字节逻辑异或距离
dbyte = srcID8^dstID8
第五步：将字节逻辑异或距离映射到k-桶位置
Ki = dbyte >> 1 ϵ [0, 127]
这里Ki定义为k-桶号。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
还设有与所述k-桶构造方法相适配的路由表存储方法，所述路由表存储方法是一个二维表结构，所述二维表结构的一行称为k-桶。
所述的路由表共有128个k-桶，由k-桶号建立索引，k-桶号的取值为0~127。
所述路由表的k-桶，每个k-桶内可以存储20个节点。
这种kademlia协议的k-桶构造改进方法的特点是：
所述kademlia协议的k-桶构造改进方法，包括k-桶的逻辑距离新的计算生成算法，确保路由表内每个k-桶都有相同的节点存储数目；还设有与所述k-桶构造方法相适配的路由表存储方法，有效提高了路由表k-桶的性能。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明改进了现有kademlia协议的路由表k-桶构建方法，解决了现有kademlia协议的路由表存在的空桶效应问题，从而提高路由表k-桶的性能。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的k-桶索引号编码流程图;
图2是本发明具体实施方式的160位地址码的8位编码映射图;
图3是本发明具体实施方式的现有k-桶表结构图;
图4 是本发明具体实施方式的改进k-桶表结构图;
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。
本具体实施方式的所述kademlia协议的k-桶构造改进方法，算法步骤如下：
第一步：检查160位本地节点地址srcID160地址dstID160的前三位逻辑与运算是否相同，即
0xE0 & srcID160 [0] = 0xE0 & dstID160 [0]
如果本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的前三位相同，则符合k-桶距离加入条件，否则不符合k-桶距离加入条件；相当于确定距离范围内的节点可被选中加入k-桶；
第二步：将本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的160位地址值b0~b159分别按位异或运算映射成8位编码B0~B7：
B0 = b0^b1^b2^b3^b4^b5^b6^b7^b8^b9^
b10^b11^b12^b13^b14^b15^b16^b17^b18^b19
B1 = b20^b21^b22^b23^b24^b25^b26^b27^b28^b29^
b30^b31^b32^b33^b34^b35^b36^b37^b38^b39
B2 = b40^b41^b42^b43^b44^b45^b46^b47^b48^b49^
b50^b51^b52^b53^b54^b55^b56^b57^b58^b59
B3 = b60^b61^b62^b63^b64^b65^b66^b67^b68^b69^
b70^b71^b72^b73^b74^b75^b76^b77^b78^b79
B4 = b80^b81^b82^b83^b84^b85^b86^b87^b88^b89^
b90^b91^b92^b93^b94^b95^b96^b97^b98^b99
B5 = b100^b101^b102^b103^b104^b105^b106^b107^b108^b109^
b110^b111^b112^b113^b114^b115^b116^b117^b118^b119
B6 = b120^b121^b122^b123^b124^b125^b126^b127^b128^b129^
b130^b131^b132^b133^b134^b135^b136^b137^b138^b139
B7 = b140^b141^b142^b143^b144^b145^b146^b147^b148^b149^
b150^b151^b152^b153^b154^b155^b156^b157^b158^b159
第三步：分别合成8位本地节点映射地址srcID8与目标节点映射地址dstID8字节编码：
srcID8 =(B0<<7)|(B1<<6)|(B2<<5)|(B3<<4)|
(B4<<3)|(B5<<2)|(B6<<1)|B7
dstID8=(B0<<7)|(B1<<6)|(B2<<5)|(B3<<4)|
(B4<<3)|(B5<<2)|(B6<<1)|B7
第四步：计算字节逻辑异或距离
dbyte = srcID8^dstID8
第五步：将字节逻辑异或距离映射到k-桶位置
Ki = dbyte >> 1 ϵ [0, 127]
这里Ki定义为k-桶号。
本具体实施方式的所述k-桶构造方法相适配的路由表存储方法，包括所述路由表存储方法是一个二维表结构，所述二维表结构的一行称为k-桶。
本具体实施方式的所述路由表共有128个k-桶，由k-桶号建立索引，k-桶号的取值为0~127。
本具体实施方式的所述路由表的k-桶，每个k-桶内可以存储20个节点。
本具体实施方式的kademlia协议的k-桶构造改进方法解决了现有kademlia协议存在的空桶效应问题，提高了k-桶路由表的性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变更，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种kademlia协议的k-桶构造改进方法，其特征在于，所述方法包括改进kademlia协议的k-桶构造方法，方法步骤如下：
第一步：检查160位本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的前三位逻辑与运算是否相同，即
0xE0 & srcID160 [0] = 0xE0 & dstID160 [0]
如果本地节点地址srcID160与目标节点地址dstID160的前三位相同，则符合k-桶距离加入条件，否则不符合k-桶距离加入条件；相当于在确定距离范围内的节点可被选中加入k-桶；
第二步：将本地节点地址srcID160和目标节点地址dstID160的160位地址值b0~b159分别按位异或运算映射成8位编码B0~B7：
B0 = b0^b1^b2^b3^b4^b5^b6^b7^b8^b9^
b10^b11^b12^b13^b14^b15^b16^b17^b18^b19
B1 = b20^b21^b22^b23^b24^b25^b26^b27^b28^b29^
b30^b31^b32^b33^b34^b35^b36^b37^b38^b39
B2 = b40^b41^b42^b43^b44^b45^b46^b47^b48^b49^
b50^b51^b52^b53^b54^b55^b56^b57^b58^b59
B3= b60^b61^b62^b63^b64^b65^b66^b67^b68^b69^
b70^b71^b72^b73^b74^b75^b76^b77^b78^b79
B4 = b80^b81^b82^b83^b84^b85^b86^b87^b88^b89^
b90^b91^b92^b93^b94^b95^b96^b97^b98^b99
B5 = b100^b101^b102^b103^b104^b105^b106^b107^b108^b109^
b110^b111^b112^b113^b114^b115^b116^b117^b118^b119
B6 = b120^b121^b122^b123^b124^b125^b126^b127^b128^b129^
b130^b131^b132^b133^b134^b135^b136^b137^b138^b139
B7 = b140^b141^b142^b143^b144^b145^b146^b147^b148^b149^
b150^b151^b152^b153^b154^b155^b156^b157^b158^b159
第三步：分别合成8位本地节点映射地址srcID8与目标节点映射地址dstID8字节编码：
srcID8 =(B0<<7)|(B1<<6)|(B2<<5)|(B3<<4)|
(B4<<3)|(B5<<2)|(B6<<1)|B7
dstID8=(B0<<7)|(B1<<6) |(B2<<5)|(B3<<4)|
(B4<<3)|(B5<<2)|(B6<<1)|B7
第四步：计算字节逻辑异或距离
dbyte = srcID8^dstID8
第五步：将字节逻辑异或距离映射到k-桶位置
Ki = dbyte >> 1 ϵ [0, 127]
这里Ki定义为k-桶号。
2.根据权利要求1所述的kademlia协议的k-桶构造改进方法，其特征在于：还设有与所述k-桶构造方法相适配的路由表存储方法，所述路由表存储方法是一个二维表结构，所述二维表结构的行称为k-桶。
3.根据权利要求2所述的kademlia协议的k-桶构造改进方法，其特征在于：所述的路由表共有128个k-桶，由k-桶号建立索引，k-桶号的取值为0~127。
4.根据权利要求3所述的kademlia协议的k-桶构造改进方法，其特征在于：所述路由表的k-桶，每个k-桶内可以存储20个节点地址。
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