Towards Communication-Efficient Peer-to-Peer Networks

我们专注于设计能够实现高效通信的点对点（P2P）网络。在过去的二十年中，已经有大量算法研究致力于构建具有高扩展性、低直径和对大量删除具有鲁棒性等各种理想特性的分布式协议，用于构建P2P网络。所有这些工作的一个关键主题是通过分布式方式构建保证上述特性的“随机图”拓扑结构。此外，随机连接拓扑结构在许多P2P系统中得到广泛应用，包括实现区块链和加密货币的系统。然而，使用随机图拓扑结构的P2P网络的一个主要缺点是，该随机拓扑结构不尊重“底层”（互联网）通信拓扑结构。这会导致较大的传播延迟，这是现代P2P网络中的一个主要通信瓶颈。 在本文中，我们致力于设计具有可证明保证的通信效率（具有较小的传播延迟）的P2P网络。我们的主要贡献是一种高效的分散协议$\textsc{Close-Weaver}$，它将嵌入在底层欧几里得空间中的随机图拓扑结构转换为一种也尊重底层度量的拓扑结构。然后，我们提出了高效的点对点路由和广播协议，这些协议在底层空间方面实现了基本最优的性能。

设计P2P网络，使其具有小的传播延迟，同时具有可证明的保证。

使用分布式协议将嵌入在欧几里得空间中的随机图拓扑结构转化为同时尊重底层度量的拓扑结构，从而实现小的传播延迟。

论文提出了分布式协议Close-Weaver，并提出了有效的点对点路由和广播协议。实验结果表明，该方法在底层度量空间中具有最优性能。该方法可应用于区块链和加密货币等P2P系统。

近年来，已经有很多关于构建P2P网络的分布式协议的研究，但大多数方法都没有考虑底层通信拓扑结构。与此论文相关的研究包括：《Distributed Hash Tables》、《Kademlia》、《Chord》等。