虛擬網(wǎng)絡請求的構(gòu)建和映射.pdf

1、網(wǎng)絡虛擬化(Network Virtualization，NV)技術在近年的計算機科學和通信領域被廣泛關注，它將網(wǎng)絡資源以及網(wǎng)絡功能組合成單一的基于軟件的管理實體，提供了在共享下層網(wǎng)絡之上的分離的邏輯環(huán)境，稱作“虛擬網(wǎng)絡”。一個虛擬網(wǎng)絡包含了一系列的虛擬節(jié)點和虛擬鏈路，而這些虛擬資源都是在底層物理網(wǎng)絡上，通過虛擬化技術對物理節(jié)點和物理路徑之上進行抽象得來的。使用網(wǎng)絡虛擬化的目標是在多個采用了不同的協(xié)議和封包方法的底層物理網(wǎng)絡基礎之上，提

2、供對上層透明的端到端傳輸。除此之外，網(wǎng)絡虛擬化也在云計算，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡和軟件定義網(wǎng)絡中扮演著重要的角色。
　　本文主要研究了網(wǎng)絡虛擬化環(huán)境(Network Virtualization Environment，NVE)背景下的相關內(nèi)容。NVE不同于傳統(tǒng)的虛擬局域網(wǎng)VLAN，覆蓋網(wǎng)Overlay等網(wǎng)絡虛擬化技術，在NVE中，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)服務提供商（Internet service providers， ISP）被分解為兩個獨立的實體

3、，基礎設施供應商（Infrastructrue Providers,InPs）和服務供應商（Service Providers，SPs）。InPs負責提供和管理基礎設施資源，它們向不同的SPs以可編程接口的形式來提供資源入口。SPs負責從一個或多個InPs處租用資源，部署定制化的協(xié)議和服務，并負責創(chuàng)建、部署和管理滿足用戶需求的虛擬網(wǎng)絡（Virtual Network，VN）。對于NVE中的端用戶而言，他們可以通過不同的SPs獲取到不同的

4、服務。在NVE背景下，需要解決如何合理且高效地將VN映射到現(xiàn)有的基礎設施資源上，即虛擬網(wǎng)絡映射（Virtual Network Mapping，VNM）問題。
　　本文首先研究了NVE背景下虛擬網(wǎng)絡請求的構(gòu)建問題。在當前的虛擬網(wǎng)絡映射研究中，通常是把虛擬網(wǎng)絡請求直接用帶權(quán)重的無向圖 G=（V,E）來表征。但是虛擬網(wǎng)絡請求的來源和構(gòu)建過程常常被忽略。在實際應用中，網(wǎng)絡彼端的用戶發(fā)送的請求通常只包含某些功能要求數(shù)據(jù)和性能要求數(shù)據(jù)。本文

5、主要討論了從這些數(shù)據(jù)出發(fā)的兩種構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡請求的方法。分別是從應用功能出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡請求構(gòu)建，和從核心交換網(wǎng)拓撲規(guī)劃出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡請求構(gòu)建。
　　從應用功能出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡請求構(gòu)建的方法通過將資源抽象成服務，并且將應用的功能需求與所依賴的下層服務相對應，以服務實例作為虛擬節(jié)點，以服務模塊間信息交互流向作為虛擬鏈路，依據(jù)節(jié)點的負載情況對資源配置進行動態(tài)調(diào)整，以實現(xiàn)對虛擬節(jié)點和鏈路數(shù)值的配置。
　　從核心交換網(wǎng)拓撲規(guī)劃出發(fā)的虛擬網(wǎng)

6、絡請求構(gòu)建的方法將多目標拓撲規(guī)劃與遺傳算法的改進方法相結(jié)合進行拓撲構(gòu)建，加快了遺傳算法的收斂速度，得出了滿足多連通度目標的拓撲，再進一步通過 K最短路方法進行節(jié)點和鏈路數(shù)值的配置，構(gòu)建出虛擬網(wǎng)絡請求。
　　論文還關注了NVE背景下，以虛擬網(wǎng)絡映射開銷最優(yōu)的為目標的請求映射方法，提出了通用的包含路徑分流的數(shù)學規(guī)劃模型。該模型實現(xiàn)了在虛擬網(wǎng)絡請求，下層網(wǎng)絡當前可用資源以及占用單位資源開銷等約束條件下，對下層網(wǎng)絡的所有資源分配方案進行最