Mô hình mạng P2P mà trong đó, các node đƣợc tổ chức lại theo 1 cấu trúc nhất định và việc định tuyến thông báo sẽ dựa trên cấu trúc đó, đƣợc gọi là mô hình mạng ngang hàng có cấu trúc.
Mạng P2P thuần túy hoạt động không hiệu quả do các node tham gia mạng không tuân theo 1 quy luật nào, các kết nối xảy ra ngẫu nhiên, thông báo đƣợc gửi kiểu phát tràn, …Mạng ngang hàng có cấu trúc dựa trên DHT khắc phục nhƣợc điểm của mạng không cấu trúc bằng cách sử dụng hệ thống bảng băm phân tán. Hệ thống này định nghĩa liên kết giữa các nút mạng trong mạng phủ theo một thuật toán cụ thể, đồng thời xác định chặt chẽ mỗi nút mạng sẽ chịu trách nhiệm đối với phần dữ liệu nào đƣợc chia sẻ trong mạng. Với cấu trúc này, khi một máy cần tìm một dữ liệu, nó chỉ cần áp dụng một giao thức chung để xác định nút mạng nào chịu trách nhiệm về dữ liệu đó và liên lạc trực tiếp đến nút mạng đó để lấy kết quả.
Mạng P2P có cấu trúc sử dụng một giao thức đảm bảo tính toàn cục để chắc chắn rằng mọi peer tham gia mạng đều có thể định tuyến truy vấn tới các peer khác chứa dữ liệu mong muốn, ngay cả khi dữ liệu đó không phổ biến. Sự đảm bảo này yêu cầu một mạng phủ (overlay) đƣợc liên kết theo một cấu trúc nhất định. Hầu hết những mạng P2P có cấu trúc hiện này đều thuộc kiểu DHT, với kiểu này một kỹ thuật băm phù hợp đƣợc sử dụng để gán quyền quản lý dữ liệu cho những peer tham gia cụ thể, cũng nhƣ bảng băm truyền thống, mỗi khóa sẽ đƣợc gán cho những ô cụ thể. Một số mạng based-DHT phổ biến có thể kể là: Chord, Pastry, CAN,….
Bảng băm là một cặp (khóa, giá trị). Mỗi một node khi tham gia vào mạng có thể dễ dàng tìm thấy giá trị mong muốn dựa vào khóa của giá trị đó. Việc hình thành khóa và gắn các khóa đó với giá trị tƣơng ứng đƣợc thực hiện trực tiếp tại các node trong mạng, chính vì vậy khả năng sập mạng đƣợc giảm tối thiểu khi các node tham gia hoặc dời bỏ mạng. Chính lý do này khiến khả năng mở rộng của mạng DHT là cực lớn, quá trình kiểm soát việc tham gia, dời bỏ mạng của các node trở lên dễ dàng hơn.
Hình 9: Mạng ngang hàng có cấu trúc
Dựa trên cấu trúc bảng băm phân tán đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất ra các mô hình mạng ngang hàng có cấu trúc, điển hình là cấu trúc dạng vòng (nhƣ trong hình vẽ mô tả): Chord, Pastry…, và cấu trúc không gian đa chiều: CAN, Viceroy.
Với cấu trúc vững mạnh, DHT đƣợc sử dụng nhƣ một giao thức nền để xây dựng nhiều ứng dụng phức tạp nhƣ: Hệ thống các file phân tán, hệ thống chia sẻ file ngang hàng, hệ thống nội dung phân tán, tin nhắn tức thời, Multicast… Các mạng DHT nổi tiếng thƣờng đƣợc nhắc đến là: Bittorrent, eDonkey, …
Các nghiên cứu về DHT đƣợc bắt nguồn cùng với sự phát triển của các hệ thống P2P nhƣ Napster, Gnutella, và Freenet, những hệ thống này sử dụng lợi thế của các tài nguyên phân tán trên mạng Internet để cung cấp một ứng dụng chia sẻ thông tin hữu dụng. Cụ thể, chúng đã sử dụng lợi thế tăng băng thông và sức chứa của ổ cứng còn nhàn rỗi của các Peer để cung cấp dịch vụ chia sẻ file và các hệ thống này khác nhau chủ yếu ở cách thức thực hiện việc tìm kiếm dữ liệu mà các peer quản lý.
DHT sử dụng cơ chế định tuyến dựa trên khóa trên 1 kiến trúc mạng chặt chẽ hơn để có thể đạt đƣợc cả tính phân tán về tài nguyên của Gnutella và Freenet, tính hiệu quả về truy vấn của Napster. Có một hạn chế là DHT chỉ hỗ trợ tìm kiếm chính xác, không hỗ trợ tìm kiếm theo từ khóa, hay tìm kiếm theo khoảng,… tuy nhiên các chức năng này có thể triển khai mở rộng trên nền DHT.