虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的構(gòu)建和映射.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)虛擬化(Network Virtualization，NV)技術(shù)在近年的計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信領(lǐng)域被廣泛關(guān)注，它將網(wǎng)絡(luò)資源以及網(wǎng)絡(luò)功能組合成單一的基于軟件的管理實(shí)體，提供了在共享下層網(wǎng)絡(luò)之上的分離的邏輯環(huán)境，稱作“虛擬網(wǎng)絡(luò)”。一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)包含了一系列的虛擬節(jié)點(diǎn)和虛擬鏈路，而這些虛擬資源都是在底層物理網(wǎng)絡(luò)上，通過虛擬化技術(shù)對(duì)物理節(jié)點(diǎn)和物理路徑之上進(jìn)行抽象得來的。使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化的目標(biāo)是在多個(gè)采用了不同的協(xié)議和封包方法的底層物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，提

2、供對(duì)上層透明的端到端傳輸。除此之外，網(wǎng)絡(luò)虛擬化也在云計(jì)算，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要的角色。
　　本文主要研究了網(wǎng)絡(luò)虛擬化環(huán)境(Network Virtualization Environment，NVE)背景下的相關(guān)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(luò)虛擬化技術(shù)，在NVE中，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（Internet service providers， ISP）被分解為兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體

3、，基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商（Infrastructrue Providers,InPs）和服務(wù)供應(yīng)商（Service Providers，SPs）。InPs負(fù)責(zé)提供和管理基礎(chǔ)設(shè)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(fù)責(zé)從一個(gè)或多個(gè)InPs處租用資源，部署定制化的協(xié)議和服務(wù)，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建、部署和管理滿足用戶需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)（Virtual Network，VN）。對(duì)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(wù)。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(chǔ)設(shè)施資源上，即虛擬網(wǎng)絡(luò)映射（Virtual Network Mapping，VNM）問題。
　　本文首先研究了NVE背景下虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的構(gòu)建問題。在當(dāng)前的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射研究中，通常是把虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)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(luò)請(qǐng)求的來源和構(gòu)建過程常常被忽略。在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)彼端的用戶發(fā)送的請(qǐng)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(luò)請(qǐng)求的方法。分別是從應(yīng)用功能出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求構(gòu)建，和從核心交換網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求構(gòu)建。
　　從應(yīng)用功能出發(fā)的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求構(gòu)建的方法通過將資源抽象成服務(wù)，并且將應(yīng)用的功能需求與所依賴的下層服務(wù)相對(duì)應(yīng)，以服務(wù)實(shí)例作為虛擬節(jié)點(diǎn)，以服務(wù)模塊間信息交互流向作為虛擬鏈路，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況對(duì)資源配置進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬節(jié)點(diǎn)和鏈路數(shù)值的配置。
　　從核心交換網(wǎng)拓?fù)湟?guī)劃出發(fā)的虛擬網(wǎng)

6、絡(luò)請(qǐng)求構(gòu)建的方法將多目標(biāo)拓?fù)湟?guī)劃與遺傳算法的改進(jìn)方法相結(jié)合進(jìn)行拓?fù)錁?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(biāo)的拓?fù)?，再進(jìn)一步通過 K最短路方法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和鏈路數(shù)值的配置，構(gòu)建出虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。
　　論文還關(guān)注了NVE背景下，以虛擬網(wǎng)絡(luò)映射開銷最優(yōu)的為目標(biāo)的請(qǐng)求映射方法，提出了通用的包含路徑分流的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。該模型實(shí)現(xiàn)了在虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，下層網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前可用資源以及占用單位資源開銷等約束條件下，對(duì)下層網(wǎng)絡(luò)的所有資源分配方案進(jìn)行最