分布式哈希表(DHT)是一种新的P2P网络组网方式，具有高效、易扩展、低成本等优点，广泛应用于各种大规模分布式系统，如文件共享、内容分发、流媒体、VoIP等。在这些系统中，由DHT形成的覆盖网扮演着重要角色，支撑着上层各种应用。因此，它引起了研究人员的广泛关注，已成为当前的研究热点。论文对DHT覆盖网在应用中亟待解决的一些基础性问题进行了深入的研究，从分析DHT网络的基本模型入手，研究了DHT网络的管理范围(Zone)均衡问题，深入探讨了如何在DHT网络中防御Sybil攻击，并对网络规模估计问题进行了建模分析，提出了高效的随机节点选择算法。论文的创新点及其贡献在于：1．研究了线段随机分割问题，得出两个基本结论：在Chord网络中，节点间距近似服从指数分布，一段地址空间上出现的节点个数近似服从泊松分布。理论分析和仿真数据表明，这两个结论的近似程度非常高，误差很小。这两个结论不仅适用于Chord网络，还适用于所有满足节点ID在网络中均匀分布假设的DHT网络。它们是全文分析与建模工作的基础。2．提出基于静态副本Zone均衡策略，推导出Chord和Pastry网络、虚拟服务器(VS)和基于静态副本的Zone均衡策略下节点的负载分布。分析表明：Chord、Pastry和VS的Zone负载分布服从参数形式相似的伽马分布；在Chord网络中k个后继节点上放置副本，节点Zone负载服从参数为(k，n)的伽马分布。与VS和基于平衡树的Zone均衡策略相比，基于静态副本的均衡策略除了使节点Zone负载均衡外，还具有使系统更鲁棒的优势。3．提出一种ID自检验的安全框架(ISV)，并结合洗牌策略高效抵御Sybil攻击(ICS)。ISV引入显式证书分发服务器(CD)对ID申请进行审计，分发节点签名；而身份验证工作由节点根据签名自行完成；有效降低了CD服务器的开销。ICS利用CD签发的票据记录节点加入过程，保证三轮替换规则强制实施；利用票据的替换区间和发布时戳来判定ID是否过期，防止敌手积累ID。论文对节点需要保存的票据数量进行了定量分析，得出问题的近似闭合解；理论分析表明平均每个节点上保存的票据数是O(log~2n)；仿真数据表明，该近似解具有很高的精度，说明了理论分析的正确性。4．指出在DHT网络中估计网络规模等同于指数分布或泊松分布的参数估计问题，提出基于平均间距(AIE)和基于节点密度(NDE)两种网络规模估计算法。论文推导出AIE和NDE算法中网络规模估计值的概率分布，讨论了如何选择NDE测量范围和测量位置等问题。分析表明：AIE的测量精度只与测量间距个数相关，与网络规模本身无关，具有自适应网络规模变化的特点。仿真实验证明AIE算法的测量误差完全符合理论分析结果。5．提出一种基于取舍原则的DHT网络随机节点抽样算法(RPS)，分析了单点启发式算法(HUR)和多点启发式算法(HURk)的抽样概率以及抽样间距的概率分布，构造了一种服从倒数分布的取舍算法(RDRP)。分析表明：RPS以等概率抽样在线节点，抽样间距服从指数分布；RPS的时间复杂度与网络规模无关，其复杂度不随网络规模的增加而增加；网络规模估计误差给RPS造成的影响与网络规模本身无关；当网络规模估计值偏小时，会在一定程度上削弱RPS的随机性。论文采用统计检验和经验检验两类方法对相关分析做出了严格检验，结果表明RPS对于网络规模估计误差具有很好的容忍性，同时也证实RPS是一种高效的随机节点抽样算法。