玩具兵进行曲

Gossip Protocol

Gossip protocol 也叫 Epidemic Protocol （流行病协议）。Gossip protocol在1987年8月由施乐-帕洛阿尔托研究中心发表ACM上的论文

《Epidemic Algorithms for Replicated Database Maintenance》中被提出。原本用于分布式数据库中节点同步数据使用，后被广泛用于数据库复制、信息扩散、集群成员身份确认、故障探测等。

Gossip Protocol和DHT（Distributed Hash Table）一样是P2P网络中的通信协议。

Gossip和P2P的区别

每个节点都存全量的数据，本地检索
每个节点从Peer拉取数据，达到和Peer数据一致
节点收到或产生新数据的时候，会转发给Peer，最终经过Multi-hop之后到达全网

Gossip 的完整过程

为了表述清楚，我们先做一些前提设定

Gossip 是周期性的散播消息，把周期限定为 1 秒
被感染节点随机选择 k 个邻接节点（fan-out）散播消息，这里把 fan-out 设置为 3，每次最多往 3 个节点散播。
每次散播消息都选择尚未发送过的节点进行散播
收到消息的节点不再往发送节点散播，比如 A -> B，那么 B 进行散播的时候，不再发给 A。

注意：Gossip 过程是异步的，发消息的节点不会关注对方是否收到，即不等待响应；不管对方有没有收到，它都会每隔 1 秒向周围节点发消息。异步是它的优点，而消息冗余则是它的缺点。

享有P2P网络抗单点故障的优点
相比DHT更不容易受到网络阻隔（partition）

缺点

Multi-hop造成消息的延迟。这也是区块链挖矿、浏览器经常需要解决的问题
重复接收相同消息，造成了消息的冗余，也增加了收到消息的节点的处理压力

改进方向1：消息延迟

1. 增加Peer数量

需要解决的问题：Peer数量不够，节点则容易失去同步

在网络中设置一些固定的节点，与大量的Peer进行连接
其他节点Peer数量不够的时候，从这些固定节点获取Peer列表

2. 应对网络峰值

需要解决的问题：节点收到新数据后立刻转发给所有Peer，Peer多的情况下会造成瞬间的网络拥堵

解决：分批有序进行广播

a. Diffusion：广播时候对各个Peer加随机的延时

b. Fan-out：每秒随机选几个Peer发出消息

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