网络服务功能链拓扑设计及映射研究

发布时间：2017-10-17 19:48

  本文关键词：网络服务功能链拓扑设计及映射研究

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【摘要】：网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)技术有一个潜在的用途是服务功能链(Service Function Chain,SFC)中的应用,例如,一条服务链在进入服务提供商边缘路由之前由用户的边缘路由器,其次是防火墙,一个深层数据包检测过程和网络地址转换组成。通过NFV技术,可以对服务功能链实现集中管理和自动配置,扩充网络和资源,从而缩短服务部署的时间等。但是NFV的使用也面临一些挑战,运营商们通常期望在满足用户服务质量的前提下提高基础设施利用率,降低服务功能链映射成本。所以本文针对不同的应用场景和优化目标对服务功能链的拓扑设计及映射进行了研究。首先,在第二章中考虑到服务功能链具有端系统且虚拟网络功能需要实例化成本,所以通过聚合相同类型的网络功能可以降低服务功能链的映射成本。根据上述思路,本章提出了一种离线场景下的基于簇聚合的服务功能链映射算法(Aggregation based Cluster Service Function Chain Mapping,A-CSFCM)。通过将静态SFC请求按端系统划分后进行链路聚合,并将聚合后的服务功能链拓扑按照基于改进的同构图搜索映射算法进行映射,从而得到映射成本最小化的部署方案。其次,在第三章中根据NFV环境下虚拟资源的灵活配置方式,提出了一种在线场景下的基于整数拆分的服务功能链映射算法(Splitting based Integer Service Function Chain Mapping,S-ISFCM)。通过将一个虚拟网络功能实例化在不同的物理节点上,并结合当前底层物理网络资源的综合剩余情况对虚拟网络功能所需资源采用整数拆分法进行不等份拆分,同时采用维特比译码思想对当前所有满足资源约束的拆分方案进行请求服务时延估算,选出使得当前时延最小的拆分方案,从而得到最大化请求接受率和底层物理资源利用率的部署方案。用户的请求通常需要高可靠性保证,因此为了满足用户可靠性需求,减少备份节点个数,同时降低可靠映射成本,在第四章中提出了一种离线场景下的基于增强型共享保护的可靠服务功能链映射算法(Reliable Service Function Chain Mapping based Enhanced Sharing Protection,ESP-RSFCM)。通过采用基于共享保护的可靠性估算模型,不断迭代增加备份节点和备份链路以逐步达到用户可靠性需求,对备份节点和备份链路的映射采用基于改进的备份组件映射算法,从而得到可靠映射成本最小化的部署方案。
【关键词】：服务功能链 聚合 拆分 可靠性 映射
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.01
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 缩略词表14-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 课题研究背景15-16
• 1.2 NFV概述16-19
• 1.2.1 NFV定义16-17
• 1.2.2 NFV技术架构17-19
• 1.3 服务功能链的定义及部署19-24
• 1.3.1 服务功能链的定义19-21
• 1.3.2 传统虚拟网络映射21-23
• 1.3.3 服务功能链拓扑设计及映射23-24
• 1.4 本文主要贡献与内容安排24-26
• 第二章 基于功能聚合的服务功能链拓扑设计及映射26-44
• 2.1 研究现状26-28
• 2.2 问题描述与建模28-31
• 2.2.1 底层物理网络28
• 2.2.2 网络服务功能链请求28-29
• 2.2.3 功能聚合29-30
• 2.2.4 基于功能聚合的SFC请求拓扑设计原则30-31
• 2.3 基于功能聚合的服务功能链资源分配建模31-33
• 2.3.1 虚拟网络功能节点映射31-32
• 2.3.2 虚拟链路映射32
• 2.3.3 目标函数32-33
• 2.4 算法设计33-37
• 2.4.1 单条服务功能链映射算法33-34
• 2.4.2 基于簇聚合的SFC请求拓扑设计方案34-36
• 2.4.3 基于簇聚合的服务功能链映射算法36-37
• 2.5 仿真结果与分析37-42
• 2.5.1 仿真环境设置37-38
• 2.5.2 仿真性能指标38
• 2.5.3 仿真结果分析38-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第三章 基于功能拆分的服务功能链拓扑设计及映射44-63
• 3.1 研究现状44-45
• 3.2 问题描述与建模45-48
• 3.2.1 底层物理网络45
• 3.2.2 网络服务功能链请求45-46
• 3.2.3 功能拆分46
• 3.2.4 基于功能拆分的SFC请求拓扑设计原则46-48
• 3.3 基于功能拆分的服务功能链资源分配建模48-51
• 3.3.1 虚拟网络功能节点映射48-49
• 3.3.2 虚拟链路映射49-50
• 3.3.3 目标函数50-51
• 3.4 算法设计51-55
• 3.4.1 单条服务功能链映射算法51-52
• 3.4.2 整数拆分策略52
• 3.4.3 基于整数拆分的服务功能链映射算法52-55
• 3.5 仿真结果与分析55-61
• 3.5.1 仿真环境设置55
• 3.5.2 仿真性能指标55-56
• 3.5.3 仿真结果与分析56-61
• 3.6 本章小结61-63
• 第四章 可靠性感知下的服务功能链拓扑设计及映射63-81
• 4.1 研究现状63-65
• 4.2 问题描述与建模65-69
• 4.2.1 底层物理网络65
• 4.2.2 网络服务功能链请求65
• 4.2.3 备份组件65-69
• 4.3 可靠性感知下的SFC请求拓扑设计方案69-72
• 4.3.1 基于共享备份模型的可靠性计算69-71
• 4.3.2 备份节点选择模型71-72
• 4.4 算法设计72-75
• 4.4.1 基于增强型共享保护的可靠服务功能链映射算法72-73
• 4.4.2 改进的备份组件映射算法73-74
• 4.4.3 基于专有保护的可靠服务功能链映射算法74-75
• 4.5 仿真结果与分析75-80
• 4.5.1 仿真环境设置75
• 4.5.2 仿真性能指标75
• 4.5.3 仿真结果分析75-80
• 4.6 本章小结80-81
• 第五章 论文总结81-83
• 5.1 本文工作总结81-82
• 5.2 未来工作展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间取得的成果88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 唐宏;罗雨佳;;NFV业务链资源分配技术[J];电信科学;2015年11期

2 刘鎏;虞红芳;;基于资源拆分的虚拟网络功能服务链映射算法[J];计算机应用研究;2016年08期

3 赵河;华一强;郭晓琳;;NFV技术的进展和应用场景[J];邮电设计技术;2014年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 狄浩;虚拟网络的高效和可靠映射算法研究[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：1050712