Ý tƣởng căn bản của LDHT [4] là khai thác thông tin vị trí mạng vật lý vào trong hệ thống dựa trên nền DHT theo phƣơng pháp tiếp cận lớp phủ địa lý. Trong hệ thống LDHT phân chia mạng theo đặc điểm liền kề vị trí bằng việc thực hiện gán các định danh nút vào lớp phủ địa lý đảm bảo các nút gần nhau trong topo mạng thật thì cũng gần nhau trong không gian định danh.
Những hệ thống dựa trên nền DHT khác nhau thì có chiến lƣợc định tuyến và mô hình chọn nút hàng xóm khác nhau, nhƣng các hệ thống có chung cơ chế gán định danh lớp. Khi chiến lƣợc định tuyến và mô hình chọn hàng xóm đã đƣợc xác định, mọi nút chọn hàng xóm chỉ phụ thuộc vào định danh của từng nút. Mục đích của [4] là tạo một LDHT tƣơng thích với mọi hệ thống dựa trên nền DHT, không phụ thuộc vào chiến lƣợc định tuyến và cơ chế chọn nút hàng xóm.
Trong DHT truyền thống, không có thông tin về vị trí của một nút mạng và cũng không có thông tin để suy luận ra khoảng cách giữa các nút thông qua định danh ngẫu nhiên của từng nút. Sự phân bố ngẫu nhiên định danh của nút có thể dẫn
đến độ trễ lớn trong quá trình định tuyến giữa các nút. Trong LDHT, [4] xây dựng một không gian định danh có cấu trúc. Mỗi nút đƣợc gán cho một định danh liên quan đến thông tin vị trí, vì thế, thông tin cấu trúc mạng thật có thể đƣợc nhúng vào định danh của từng nút.
Khi các nút đang lựa chọn hàng xóm ở hệ thống dựa trên DHT, họ sẽ chọn nhiều hơn với các nút có định danh gần với mình. Vì vậy, nếu gán định danh sao cho các nút gần nhau trong cấu trúc mạng thật thì sẽ có định danh gần nhau. Trong LDHT, quan hệ hàng xóm của từng vùng trong định danh khóa sẽ ánh xạ quan hệ gần gũi trong cấu trúc mạng thật. Khi quá tình định tuyến DHT đƣợc thực hiện trong không gian khóa, tiến trình tƣơng tự đƣợc thực hiện trong cấu trúc mạng thật và vì thế chi phí của đƣờng đi đƣợc giảm xuống.
3.2.2 Gán định danh
Sử dụng tham số ASN (Autonomous System Number) để thể hiện cho vị trí nút trong cấu trúc mạng thật cho những lý do sau đây. Đầu tiên, tham số ASN của nút có thể dễ dàng thu đƣợc bằng cách sử dụng WHOIS, mà là một giao thức truy vấn/phản hồi dựa trên nền TCP, đƣợc sử dụng rộng rãi cho các truy vấn cơ sở dữ liệu để xác định chủ sở hữu một tên miền, địa chỉ IP, hoặc ASN trong Internet. Với cơ sở dữ liệu WHOIS phong phú có sẵn trong Internet, cách tiếp cận này sẽ không dẫn đến hệ thống bị ngừng hoạt động nếu có một điểm truy cập WHOIS bị hỏng. Trong trƣờng hợp xấu nhất, khi một nút không thể truy cập bất kỳ cơ sở dữ liệu WHOIS, nó có thể tạo một số ngẫu nhiên nhƣ ASN của mình, và sẽ không ảnh hƣởng đến hoạt động bình thƣờng của toàn bộ hệ thống. Thứ hai, khi sử dụng ASN, LDHT có thể làm việc trên cả mạng IPv4 và mạng IPv6.
Tác giả [4] phân chia định danh của mỗi nút thành hai phần, Global Part và Local Part. Giả sử chiều dài của định danh là n bit, Global Part bao gồm m bit cao nhất của định danh, và Local Part bao gồm (n-m) bit còn lại. Local Part là tiền tố của phép băm địa chỉ IP của nút, giống nhƣ hầu hết các DHTs truyền thống. Global Part đƣợc tạo ra theo ASN của nút. Thực hiện gán cùng giá trị Global Part cho các nút trong cùng một AS, để các nút này gần nhau trong không gian định danh.
Sử dụng ASN của mỗi nút để tạo ra phần Global Part cho định danh sẽ làm cho các nút trong cùng AS có cùng tiền tố định danh. Theo cách này sẽ có nhiều kết nối hàng xóm cùng tên miền nằm trên cùng đƣờng đi trên mạng phủ dựa trên LDHT.
Chiều dài m của Global Part là một sự cân bằng giữa hiệu suất định tuyến và cân bằng tải của các nút, có thể đƣợc điều chỉnh theo quy mô của hệ thống ứng
dụng. Nối tiếp 2 phần Global Part và Local Part, và tạo thành một định danh có chứa thông tin vị trí.
3.2.3 Lƣu đồ thực hiện của LDHT
Hình 13 cho thấy lƣu đồ thực hiện của LDHT. Khi một nút tham gia vào hệ thống dựa trên LDHT, đầu tiên cần lấy đƣợc thông số ASN của nút đó và tạo ra Global Part với chiều dài m bit (lấy ASN modulo 2m
). Sau đó, LDHT sẽ tạo ra Local Part của mình, đó là tiền tố của phép băm địa chỉ IP của nó trong chiều dài của (n-m) nit. Sau đó, các nút hợp hai phần (Global Part + Local Part) với nhau để tạo một định danh hoàn thiện. Với định danh có chứa thông tin vị trí, nút tham gia vào hệ thống dựa trên DHT và hoạt động nhƣ trong giao thức DHT gốc, nhƣ là lựa chọn hàng xóm, định tuyến,…
Hình 13. Lƣu đồ thực hiện của LDHT
Với các giao diện API đƣợc cung cấp bởi DHT liên quan đến thông tin vị trí của [4], các ứng dụng mang ngang hàng cấu trúc phân tán sẽ có kết quả tốt hơn với hiệu suất định tuyến. Kết quả đánh giá hiệu suất của LDHT đƣợc đề cập trong phần tiếp theo.