golang如何建立dht

DHT，即分散式雜湊表，是一種用於實現分散式儲存和分散式運算的分散式協定。在Peer-to-Peer網路環境下，DHT尤其重要，因為它可以作為路由協定和組織資料的關鍵功能。本文將介紹如何使用Golang語言實作DHT。

一、DHT的原理

DHT所使用的核心演算法是雜湊表演算法。 DHT將資料和節點分別映射到一個哈希空間中，節點和資料的雜湊決定了它們在哈希空間中的位置。每個節點都保持著自己的雜湊值和與之相鄰的節點的雜湊值，這樣就形成了一個雜湊環。

當一個節點加入DHT時，它需要聯絡已知的節點，在雜湊環上找到自己應該所屬的位置，並成為該位置的後繼節點。此時該節點就可以接收其他節點的請求，並將需要儲存的資料儲存到自己的位置上，同時將自己的雜湊值和後繼節點的雜湊值傳送給已知節點。當一個節點離開DHT時，它需要讓它的後繼節點重新連接，以確保DHT網路的正常運作。

DHT節點在雜湊環中的位置不僅決定了它在DHT網路中的位置，還決定了它需要儲存哪些資料和處理哪些請求。例如，當一個節點需要尋找一個值時，它可以存取在哈希環中比它更接近該值的節點。這些節點會逐步轉發請求，直到找到儲存該值的節點。類似地，當一個節點需要儲存一個值時，它需要儲存到在哈希環中比它更接近該值的節點上。

二、Golang實作DHT

在Golang中實作DHT是非常簡單的。首先，我們需要使用一個雜湊函數將節點和資料的標識轉換成雜湊值。 Golang中提供了多種雜湊函數，包括MD5、SHA-1、SHA-256等。我們可以選擇其中的任何一種。

import (

"crypto/sha1"

)

func hash(data string) []byte {

h := sha1.New()
h.Write([]byte(data))
return h.Sum(nil)

}

接下來，我們需要定義一個節點類型，用於儲存節點的識別、雜湊值和後繼節點的雜湊值。

type Node struct {

ID       string
Hash     []byte
Successor []byte

}

type DHT struct {

Nodes   map[string]*Node

}

DHT結構體中包含一個節點映射表Nodes，儲存所有已知節點。我們可以使用map來實作這個映射表。

在實作DHT演算法之前，我們需要先實作一些輔助函數，例如尋找一個鍵值在雜湊環中對應的後繼節點、加入一個新節點等。

func (dht *DHT) findSuccessor(key []byte) []byte {

for _, node := range dht.Nodes {
    if bytes.Compare(key, node.Hash) == -1 || bytes.Equal(key, node.Hash) {
        return node.Hash
    }
}
return dht.Nodes[dht.minNode()].Hash

}

func (dht DHT) addNode(node Node) error {

if _, ok := dht.Nodes[node.ID]; ok {
    return errors.New("Node already exists")
}

dht.Nodes[node.ID] = node
dht.fixSuccessorList()
return nil

}

在findSuccessor函數中，我們遍歷節點映射表Nodes，尋找一個最接近給定哈希值key的後繼節點。當key小於或等於節點的雜湊值或遍歷完所有節點時，函數會傳回最接近的後繼節點。在addNode函數中，我們首先檢查節點是否已經存在於節點映射表Nodes中，如果存在則回傳錯誤。否則，我們將新節點加入到Nodes中，然後呼叫fixSuccessorList函數來調整節點的後繼節點清單。

func (dht *DHT) fixSuccessorList() {

ids := make([]string, 0, len(dht.Nodes))
for id := range dht.Nodes {
    ids = append(ids, id)
}

sort.Slice(ids, func(i, j int) bool {
    return bytes.Compare(dht.Nodes[ids[i]].Hash, dht.Nodes[ids[j]].Hash) == -1
})

for i, id := range ids {
    prev := ids[(i+len(ids)-1)%len(ids)]
    next := ids[(i+1)%len(ids)]
    dht.Nodes[id].Successor = dht.Nodes[next].Hash
    dht.Nodes[id].Predecessor = dht.Nodes[prev].Hash
}

}

在fixSuccessorList函數中，我們將節點映射表Nodes進行排序，然後為每個節點設定前驅節點和後繼節點。 prev節點是排序後目前節點的前一個節點，而next節點是排序後目前節點的後一個節點。請注意，我們使用了%操作符來確保節點映射表的連接是循環的。

最後，我們可以實作DHT演算法了。當一個節點需要找到一個值時，它會向自己的後繼節點發送請求。如果後繼節點沒有該值，則它會將請求轉送給它的後繼節點。同樣地，當一個節點需要儲存一個值時，它將把該值儲存在自己的位置上，並將其雜湊值和後繼節點的雜湊值發送給已知節點。這些節點將逐步轉發請求，直到找到儲存該值的節點。

func (dht *DHT) findValue(key string) (string, error) {

hash := hash(key)
successor := dht.findSuccessor(hash)

if bytes.Equal(successor, hash) {
    return dht.Nodes[string(successor)].Value, nil
}

addr := dht.getNodeAddr(successor)
conn, err := net.Dial("tcp", addr)
if err != nil {
    return "", err
}
defer conn.Close()

request := &FindValueRequest{Key: key}
response := &FindValueResponse{}
if err := sendRequest(conn, request); err != nil {
    return "", err
}
if err := receiveResponse(conn, response); err != nil {
    return "", err
}

if len(response.Value) == 0 {
    return "", errors.New("Key not found")
}
return response.Value, nil

}

func (dht *DHT) storeValue(key, value string) error {

hash := hash(key)
successor := dht.findSuccessor(hash)

if bytes.Equal(successor, hash) {
    dht.Nodes[string(hash)].Value = value
    return nil
}

addr := dht.getNodeAddr(successor)
conn, err := net.Dial("tcp", addr)
if err != nil {
    return err
}
defer conn.Close()

request := &StoreValueRequest{Key: key, Value: value}
response := &StoreValueResponse{}
if err := sendRequest(conn, request); err != nil {
    return err
}
if err := receiveResponse(conn, response); err != nil {
    return err
}

return nil

}

在findValue函數中，我們首先使用雜湊函數將鍵值key轉換成雜湊值hash，並尋找該雜湊值所對應的後繼節點。如果後繼節點與雜湊值相等，則我們找到了對應的值並傳回。否則，我們向後繼節點發送請求，並遞歸地呼叫處理該請求的函數。在storeValue函數中，我們使用雜湊函數將鍵值key轉換成雜湊值hash，並尋找該雜湊值所對應的後繼節點。如果後繼節點與雜湊值相等，則我們將值儲存在該節點上，並傳回。否則，我們向後繼節點發送請求，並遞歸地呼叫處理該請求的函數。

三、總結

本文介紹如何使用Golang語言實作DHT演算法。 DHT是一種基於雜湊表的分散式協議，用於實現分散式儲存和分散式計算。本文透過實作一個簡單的DHT演算法使我們更了解該協議的原理和實作方式。 DHT在多個領域有廣泛應用，例如BitTorrent檔案共享、Bitcoin等加密貨幣的交易驗證等。

以上是golang如何建立dht的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！