The Capacity of Smartphone Peer-to-Peer Networks
我们研究三个容量问题的移动电话模型，网络抽象模型的对等通信能力，在大多数商品智能手机操作系统。网络的容量表示对于一组通信需求可以维持多少持续吞吐量，因此是网络有用性的基本界限。由于这种重要性，无线网络容量在过去二十年中一直是研究的活跃领域。我们研究的三个能力问题在沟通需求的结构上有所不同。第一个问题是成对容量，其中需求是（源，目的地）对。成对容量是最经典的定义之一，因为它在Gupta和Kumar关于无线网络容量的开创性论文中进行了分析。我们研究的第二个问题是广播容量，其中单个源必须将数据包发送到网络中的所有其他节点。最后，我们将注意力转向所有节点对所有节点的容量，其中所有节点都必须将数据包发送到所有其他节点。在这三个问题中，我们描述了任何给定网络的最佳可达吞吐量，并设计了渐近匹配此性能的算法。我们还研究了由古普塔和库马尔引入的过程随机生成的网络中的这些问题，并充分描述了其可实现的吞吐量。有趣的是，我们为所有对所有容量开发的技术也允许我们设计一个一次性的八卦算法，该算法在每个图中的最优多项式因子内运行。这在很大程度上解决了一个悬而未决的问题，从以前的工作在这个模型中的一次性八卦问题。
2019-08-07 cs.DC
Implications of Dissemination Strategies on the Security of Distributed Ledgers
本文描述了一个模拟研究的安全攻击分布式账本技术（DLT）。我们特别关注这些系统的底层对等层的攻击，该层负责在所有参与者之间传播包含数据和交易的消息。特别是，我们考虑了Sybil攻击，根据该攻击，恶意节点创建许多Sybil，丢弃来自特定受攻击节点的消息，甚至是来自诚实节点的所有消息。我们的研究表明，选择的特定的传播协议，以及连接的每个对等体的数量，有抵抗这种攻击的影响。
2020-07-30 cs.CR cs.DC cs.NI
A Loosely Self-stabilizing Protocol for Randomized Congestion Control with Logarithmic Memory
我们考虑在对等分布式系统中的拥塞控制。这个问题可以简化为以下场景：考虑一组$V$的$n$对等体（本文中称为客户端），它们希望向一个固定的公共对等体（本文中称为服务器）发送消息。我们假设每个客户端$v \in V$以概率$p(v) \in [0,1)$发送消息，并且服务器具有$σ\in \mathbb{N}$的容量，即，它每轮最多可以接收$σ$消息，并且丢弃多余的消息。当客户端发送消息时，服务器可以修改这些概率。理想情况下，我们希望收敛到所有$v,w \in V$都具有$\sum p(v) = σ$和$p(v) = p(w)$的状态。我们提出了一个松散的自我稳定协议，稍微放松legimate状态。我们的协议可以让系统从任何初始状态收敛到一个状态，其中$\sum p(v) \in \left[σ\pm ε\right]$和$|p(v)-p(w)| \in O(\frac{1}{n})$。然后，在预期中为$Ω(n^{\mathfrak{c}})$轮次维护此属性。特别地，初始客户端概率和服务器变量不一定是明确定义的，即，它们可以具有任意值。我们的协议只使用$O(W + \log n)$位的内存，其中$W$是节点标识符的长度，使其非常轻量级。最后，我们指出一个下界的收敛时间，看到我们的协议执行渐近最优（一些多对数因子）。
2019-09-11 cs.DC
Stochastic Analysis of a Churn-Tolerant Structured Peer-to-Peer Scheme
我们提出并分析了一个简单而通用的方案，以建立一个流失（故障）容错的结构化对等（P2P）网络。我们的计划展示了如何"转换"一个静态网络到一个动态的分布式哈希表（DHT）为基础的P2P网络，使所有的静态网络的良好性能得到保证高概率（w.h. p）。例如，将我们的方案应用于立方体连接的循环网络，产生$O(\log N)$度连接的网络，其中每个搜索都在$O(\log N)$跳w.h.p.中成功，使用$O(\log N)$消息，其中$N$是预期的稳定网络大小。我们的计划有一个恒定的存储开销（负责服务的数据项的节点数）和$O(\log N)$开销（消息和时间）每次插入和基本上没有开销删除。所有这些界限本质上都是最优的。本文的工作在以下几个方面是新的：（1）在一般的随机流失模型下对该方案进行了严格的数学分析，并给出了上述保证;（2）理论分析得到了仿真的补充-基于分析，验证了即使在中等规模的网络中的渐近界，并研究了在变化的稳定网络规模下的性能;（3）所提出的方案特别适合于在扰动下有效地维护动态结构。特别是，我们表明，低直径的生成树可以有效地保持在恒定的时间和对数的消息，每插入或删除w.h.p.关键词：P2P网络，DHT方案，流失，动态生成树，随机分析。
2015-08-13 cs.DC cs.DS cs.NI
Broadcast Throughput in Radio Networks: Routing vs. Network Coding
网络中的广播吞吐量被定义为当时间趋于无穷大时，每单位时间从给定源到所有其他节点可以发送的消息的平均数量。经典的广播算法将消息视为原子令牌，通过中间结点存储转发消息，将消息从源节点路由到接收节点。相比之下，最近的网络编码方法促使中间结点将消息混合并编码在一起。事实证明，某些有线网络具有渐进的网络编码间隙，即与路由相比，使用网络编码时它们具有渐进更高的广播吞吐量。无线网络是否存在这样的差距一直是一个悬而未决的问题。我们通过研究无线网络模型的广播吞吐量来解决这个问题，该模型已经成为研究无线通信的标准数学模型。我们发现，有一个家庭的无线电网络具有紧密的$Θ(\log \log n)$网络编码间隙，即网络中，通过路由消息可实现的渐近吞吐量是一个$Θ(\log \log n)$因子小于最佳网络编码算法。我们还提供了新的严格的上限和下限，表明在所有网络的$n$节点的渐近最坏情况下的广播吞吐量是$Θ(1 / \log n)$消息，每轮路由和网络编码。
2014-08-28 cs.DC cs.DS math.CO
A Bound on the Throughput of Radio Networks
我们认为，研究的无线电网络模型：一个同步模型的图形G=（V，E）与|V| =n，其中在每一轮，每个节点要么发送一个数据包，长度B=欧米茄（log n）位，或监听。每个节点接收一个数据包，如果它正在监听，并且恰好有一个邻居正在发送。我们考虑k-消息广播的问题，其中k个消息，每个消息具有Theta（B）比特，被放置在图的任意节点中，目标是将所有消息传递到所有节点。我们提出了一个简单的证明，表明存在一个半径为2的无线电网络，对于任何k，广播k消息需要至少欧米茄（k log n）轮。也就是说，在这个网络中，不管算法如何，最大可实现的广播吞吐量是O（1/log n）。
2013-02-01 cs.DC cs.DS
Verification of GossipSub in ACL2s
本文使用ACL2s形式化模型验证GossipSub协议，发现其评分机制无法有效剔除不良节点，并据此生成攻击，已获开发者确认并披露为CVE-2022-47547。
2023-11-15 cs.CY cs.DC cs.LO
Shoal++: High Throughput DAG BFT Can Be Fast!
提出Shoal++，一种新型基于DAG的BFT共识系统，通过降低提交延迟至平均4.5次消息交换，在保持高吞吐量的同时显著减少延迟，解决了传统BFT协议在延迟与吞吐量之间的权衡问题。
2025-03-05 cs.DC
Distributed High Accuracy Peer-to-Peer Localization in Mobile Multipath Environments
在本文中，我们考虑的问题，高精度定位的移动节点在多径丰富的环境中，亚米精度是必需的。我们采用了对等框架，车辆/节点可以得到成对的多径退化测距估计在当地的邻居与固定数量的锚节点。所面临的挑战是克服多径障碍与冗余，以提供所需的精度，特别是在严重的多径条件下，当接收到的信号被多径破坏的分数是占主导地位。我们调用了一个基于粒子滤波的消息传递分析框架，并通过仿真揭示了其高精度定位的承诺。
2010-11-28 cs.DC cs.IT cs.NI
Ibdxnet: Leveraging InfiniBand in Highly Concurrent Java Applications
在这份报告中，我们描述了Ibdxnet的设计和实现，这是一种低延迟和高吞吐量的传输，为Java应用程序提供了InfiniBand网络的好处。Ibdxnet是基于Java的DXNet库的一部分，这是一个高度并发且易于使用的消息传递堆栈，具有消息传递对象的透明序列化，并专注于非常小的消息（< 64字节）。Ibdxnet在Java中实现了DXNet的传输接口，并使用JNI在本机空间中实现了一个自定义C++库。这两个空间中的几个优化最小化了Java和C++之间的上下文切换开销，并且不会增加消息延迟或吞吐量。通信是使用ibverbs库的消息传递动词实现的，并由本机库中的自动连接管理进行补充。我们将DXNet与Ibdxnet传输与MPI实现FastMPJ和MVAPICH 2进行了比较。对于使用多线程的最大64字节的小消息，具有Ibdxnet传输的DXNet实现了每秒1000万条消息的双向消息速率，超过FastMPJ 4倍，超过MVAPICH 2倍。此外，DXNet在高负载的所有对所有通信中具有良好的扩展性，最多可支持8个节点，对于小消息，总聚合消息速率为每秒4340万条消息，吞吐量饱和度为33.6 GB/s，消息大小仅为2 kb。
2018-12-05 cs.DC cs.NI
Fission: A Provably Fast, Scalable, and Secure Permissionless Blockchain
我们介绍了Fission，这是一种新的无权限区块链，在系统吞吐量和交易确认时间方面实现了可扩展性，同时保留了区块链平等和去中心化的核心价值。Fission通过采用一种新的延迟-惰性管道模型来克服系统吞吐量瓶颈，该模型通过块管道实现非常高的系统吞吐量，自适应分区机制可以自动扩展到交易量，以及可证明安全的节能共识协议，以确保安全性和鲁棒性。Fission应用由中继网络和对等网络组成的混合网络。中继网络的目标是通过最小化信息传播延迟来最小化交易确认时间。为了优化中继网络中存在的流失，动态网络拓扑结构和网络异构性的性能，我们提出了一种超快速的博弈论中继选择算法，实现了近最优的性能在一个完全分布式的方式。Fission的点对点网络补充了中继网络，并通过使用户能够贡献其存储和带宽用于信息传播（有激励）来提供非常高的数据可用性。我们提出了一个分布式的在线数据检索策略，最佳卸载中继网络，而不会降低系统性能。通过以整体的方式重新创新区块链技术的所有核心元素-计算，网络和存储，Fission旨在实现可扩展性，安全性和分散性之间的最佳平衡。
2018-12-14 cs.CR cs.DC cs.NI
In-Network Redundancy Generation for Opportunistic Speedup of Backup
擦除编码是一种替代复制的高效存储方法，用于在分布式存储系统中实现可靠的数据备份。在存储过程中，传统的纠删码需要一个唯一的源节点来创建并上传所有冗余数据到不同的存储节点。然而，这样的源节点可能具有有限的通信和计算能力，这限制了存储过程的吞吐量。此外，源节点和不同的存储节点可能不能同时发送和接收数据--例如，节点在数据中心环境中可能很忙，或者在对等环境中可能只是离线--这会进一步威胁到整个存储过程的效率。在本文中，我们提出了一个“在网络中”的冗余生成过程，通过允许存储节点之间交换部分信息，以产生新的冗余数据，提高存储过程的吞吐量的源和存储节点之间的数据插入负载分布。该过程是异步执行的，利用来自存储节点的空闲带宽和计算资源。所提出的方法利用新提出的擦除码为分布式存储系统的需求量身定制的本地可修复性属性。我们分析表明，这种技术的性能依赖于一个有效的利用空闲节点资源，我们推导出一组调度算法，以最大限度地提高相同的。我们的实验表明，使用真实的对等应用程序的可用性跟踪以及谷歌数据中心的可用性和工作负载跟踪，我们的算法可以，根据环境的特点，显着增加存储过程的吞吐量（高达90%的数据中心，和60%的对等设置）相对于经典的天真的数据插入方法。
2013-02-19 cs.DC cs.IT cs.NI
Tight Trade-off in Contention Resolution without Collision Detection
在本文中，我们考虑竞争解决多址通信信道。在这个问题中，一组节点随着时间的推移到达，每个节点都有一条它打算发送的消息。在每个时隙中，每个节点可以尝试广播其消息或保持空闲。如果单个节点在时隙中广播，则消息被所有节点接收;否则，如果多个节点同时广播，则发生冲突并且没有成功。如果冲突检测可用，则节点可以区分冲突和静默（即，没有节点广播）。竞争解决算法的性能通常由吞吐量（在一段时间内成功传输的次数）来衡量;而鲁棒性通常由抗干扰性来衡量，被干扰的时隙总是会产生冲突。以前的工作已经表明，冲突检测，最佳的恒定吞吐量可以达到，即使一个恒定的分数的所有插槽堵塞。然而，碰撞检测不可用时的情况仍不清楚。在最近的一篇突破性论文[Bender等人，STOC '20]，解决了一个关键的情况：恒定的吞吐量是可能的，没有冲突检测，但只有当没有干扰。尽管如此，最佳吞吐量和干扰严重性之间的确切权衡仍然未知。在本文中，我们解决这个开放的问题。具体来说，对于任何水平的干扰范围从没有到恒定的分数，我们证明了最好的可能的吞吐量的上限，以及实现该界限的算法。我们的结果的一个直接和有趣的含义是，当所有时隙的一个常数部分被堵塞，这是最坏的情况下，仍然存在一个算法实现了体面的吞吐量：$Θ(t/\log{t})$消息可以成功地在$t$时隙内传输。
2021-02-19 cs.DC
Duet: Co-Optimizing P2P Message Propagation and Rotating-Leader Consensus
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Shanghai Academy of Future Internet Technology（上海未来互联网技术研究院）；Beijing Academy of Blockchain and Edge Computing（北京区块链与边缘计算研究院）；Fudan University（复旦大学）
该研究针对区块链中P2P网络与共识层相互不透明问题，利用区块链可抽象为状态机的特点，提出加速领导者轮转、引入可靠广播范式和构建延迟感知传播树三项改进，集成到相关系统并评估，使峰值吞吐量提升7.26倍。
2026-07-27 cs.DC
kiwiPy: Robust, high-volume, messaging for big-data and computational science workflows
在这项工作中，我们提出了kiwiPy，一个Python库，旨在支持高吞吐量，大数据，应用程序的强大的基于消息的通信，同时足够通用，在需要以可预测的方式传递大量消息的情况下非常有用。KiwiPy依赖于RabbitMQ协议，这是一种行业标准的消息代理，同时提供了一个简单直观的界面，可用于多线程和基于协同程序的应用程序。为了演示kiwiPy的一些功能，我们给出了来自AiiDA的示例，AiiDA是一个高吞吐量的仿真平台，其中kiwiPy被用作工作流引擎的关键组件。
2020-05-15 cs.DC
Space-Optimal, Computation-Optimal, Topology-Agnostic, Throughput-Scalable Causal Delivery through Hybrid Buffering
INESC TEC \& University of Minho Portugal；INESC TEC \& University of Minho
本文提出了一种基于混合缓冲的因果交付算法，通过结合发送端和接收端缓冲，实现空间和计算优化，同时具备拓扑无关性和吞吐量可扩展性。
2026-01-16 cs.DC
Path-Sensitive Atomic Commit: Local Coordination Avoidance for Distributed Transactions
内容：具有异步消息传递的并发对象是构造高可用性、高性能、大规模软件系统的一种越来越流行的方法。为了保证数据的一致性和支持对象间的同步，这类系统通常使用分布式事务，使用两阶段锁（2 PL）进行并发控制，使用两阶段提交（2 PC）作为原子提交协议。然而，在高可用性、高吞吐量的系统中，例如大型银行基础设施，当对象高度竞争时，当对象由于锁定而排队大量消息时，2 PL成为瓶颈。方法：在本文中，我们引入路径敏感的原子提交（PSAC）来解决这种情况。我们从消息处理程序（或方法）开始，它用前置和后置条件装饰，描述它们的保护和效果。知识：这允许PSAC锁定机制检查同时传入的两个消息的效果是否独立，并且如果是这种情况则避免锁定。结果，更多的消息被直接接受或拒绝，并获得更高的总吞吐量。基础：我们已经为一个名为Rebel的基于状态机的DSL实现了PSAC，它是在基于Akka actor框架的运行时之上。我们的性能评估表明，PSAC表现出相同的可扩展性和延迟特性的标准2 PL/2 PC，并获得高达1.8倍的平均吞吐量在拥塞的情况下。重要性：我们相信PSAC是使组织能够构建可扩展的分布式应用程序的一个步骤，即使他们的一致性要求并不是非常并行的。
2020-06-09 cs.DC cs.PL cs.SE
SCRamble: Adaptive Decentralized Overlay Construction for Blockchain Networks
Athens University of Economics and Business（雅典大学经济与商业学院）
SCRamble通过创新的链接选择策略，减少区块链网络中的区块传播时间，提升交易吞吐量和系统安全性。
2026-01-15 cs.DC cs.NI
CougaR: Fast and Eclipse-Resilient Dissemination for Blockchain Networks
尽管区块链已经发展了十多年，但它仍然面临的一个关键问题是吞吐量方面的可扩展性，通常限于每秒几个交易。限制该度量的一个基本因素是块通过底层对等网络的传播延迟，该网络通常通过随机连接来构建。快速分发块不仅可以提高事务吞吐量，还可以提高系统的安全性，因为它降低了分叉的概率。在本文中，我们提出了CougaR：一个简单而高效的，抗蚀的，分散的协议，大大减少了区块链网络中的块传播时间。CougaR的主要优势来自其链路选择策略，该策略将网络延迟标准与随机性相结合，为整个网络提供快速可靠的块传播。此外，CougaR在设计上是抗蚀的，因为节点被保护免受其他节点直接或间接强加的所有链接，这是用于部署蚀攻击的典型漏洞。我们严格评估CougaR的一组广泛的实验，既对广泛的参数设置，并在比较目前的最先进的。
2022-07-11 cs.DC cs.NI
