DHT

DHT (Distributed Hash Table) — распределённая структура хранения «ключ → значение», где нет центрального сервера, а данные разложены по тысячам узлов. Каждый узел знает свою часть таблицы и умеет найти любую другую за O(log N) хопов. Основа для BitTorrent, IPFS, Ethereum и многих P2P-сетей.

Идея

1. Каждый узел имеет уникальный ID (обычно 160-256 бит, случайный).
2. Каждый ключ хешируется до того же пространства ID.
3. Значение для ключа K хранится на узле с ближайшим ID к K (по метрике DHT).
4. Узлы поддерживают таблицу маршрутизации — список некоторых других узлов, покрывающий пространство ID.
5. Чтобы найти K: спрашиваем ближайшего известного узла, он говорит «попробуй у него», и т.д. рекурсивно.

Основные алгоритмы DHT

Kademlia выиграл — он симметричен (query = ping), эффективен, устойчив к сбоям.

Kademlia — детали

• Metric: расстояние между двумя ID = XOR(a, b) как число.
• k-buckets: узел хранит для каждого «расстояния» (bit-prefix) до k известных узлов (обычно k=20). Для 160-битного ID — 160 bucket'ов.
• FIND_NODE(target) запрос: сосед возвращает k ближайших к target узлов из своих bucket'ов. Клиент повторяет к ним, сужая круг.
• За O(log N) хопов достигаем ближайшего узла.

BitTorrent DHT

Изначально BitTorrent использовал только трекеры — централизованные серверы. С 2005 добавлен Mainline DHT (mDHT) — Kademlia-сеть где сами peer'ы делят таблицу «инфохеш → список пиров».

Кладём в DHT: ключ = SHA-1(info) торрента, значение = список [IP:port] сидов. Чтобы получить пиров — GET по инфохешу.

Сегодня десятки миллионов узлов в BT-DHT.

IPFS DHT

IPFS использует Kademlia (libp2p-kad-dht) для content routing: «у кого лежит CID QmXxx...?». Значения — «provider records»: узел объявляет «у меня есть этот CID».

Проблемы DHT

• Sybil-атака. Атакующий создаёт много фейковых узлов, «окружает» целевой ключ, отдаёт неправильные ответы. Защита — проверка контента (IPFS — CID совпадает с хешем), обмен узлов через доверенные каналы.
• Eclipse-атака. Атакующий отрезает жертву от «настоящей» DHT — все её соседи-контакты фейковые.
• Churn. Узлы приходят/уходят, таблицы устаревают. Kademlia лечит частым ping+refresh.
• Bootstrap. Как найти первый узел? Обычно hardcoded «bootstrap node» список в клиенте, или mDNS в локальной сети.

DHT для деанонимизации

Правоохранители иногда «садят» узлы в BT-DHT рядом с известным инфохешем — все запросчики → потенциально скачивающие. Использовалось в делах о правах в 2010-х. Защита — I2P, Tor.

См. также

• BitTorrent, IPFS, P2P
• libp2p, I2P