虚拟网络的高效和可靠映射算法研究

发布时间：2024-11-06 20:19

　　网络虚拟化在底层基础设施上抽象出多个相互独立的虚拟网络，不同的虚拟网络可以使用不同的网络技术和构架。由此可以克服当前网络僵化，即部署全新网络技术不灵活的问题。另外，多个虚拟网络共享相同的底层基础设施，由此可以更有效和灵活地利用底层资源，是云计算的关键技术。 将底层（节点）计算和（链路）通信资源分配给虚拟网络是部署虚拟网络的基础。虚拟网络是由虚拟节点和虚拟链路构成，其中虚拟节点有计算资源（如CPU）需求且虚拟链路有带宽需求。虚拟网络的资源分配，即虚拟网络映射就是指将虚拟节点和虚拟链路映射到哪些底层节点和底层路径上。本文研究了基本的虚拟网络映射、跨域（管理域和数据中心）虚拟网络映射和可靠虚拟网络映射，并为相应的问题提出了相比现有算法，映射成本（即资源成本）、运行时间或服务质量更好的算法。 基本的虚拟网络映射是指给定虚拟网络请求和底层基础设施，采用集中式的方法用最小的资源成本完成虚拟网络到底层基础设施的映射。虚拟网络映射问题是NP-hard，需要启发式算法求解。目前知名的vnmFlib算法基于同构图搜索寻找虚拟网络在底层基础设施上的可行映射。vnmFlib算法内部基于不同的设置，存...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 虚拟网络的发展
        1.1.1 虚拟专用网络
        1.1.2 重叠网络
    1.2 虚拟化的相关技术
    1.3 网络虚拟化
        1.3.1 网络虚拟化的研究背景
        1.3.2 商用模型
        1.3.3 网络虚拟化环境
    1.4 云计算应用环境
        1.4.1 云计算的研究背景
        1.4.2 云计算的结构
        1.4.3 云计算环境下的分布式应用
        1.4.4 云计算数据中心
    1.5 虚拟网络映射问题
        1.5.1 虚拟网络映射
        1.5.2 主要问题及其研究现状
            1.5.2.1 基本的虚拟网络映射
            1.5.2.2 跨域虚拟网络映射
            1.5.2.3 可靠虚拟网络映射
    1.6 本文的研究工作和内容安排
第二章 基本的虚拟网络高效映射算法研究
    2.1 研究现状
    2.2 问题描述
        2.2.1 底层基础设施
        2.2.2 虚拟网络请求
        2.2.3 虚拟网络映射
        2.2.4 映射成本定义
        2.2.5 具体问题
        2.2.6 混合整数线性规划模型
    2.3 虚拟网络映射算法
        2.3.1 基于图同构的映射算法
        2.3.2 算法的缺点
        2.3.3 改进算法
    2.4 算法仿真
        2.4.1 小规模拓扑
            2.4.1.1 仿真环境
            2.4.1.2 比较方法
            2.4.1.3 仿真结果和分析
        2.4.2 大规模拓扑
            2.4.2.1 仿真环境
            2.4.2.2 比较方法
            2.4.2.3 仿真结果和分析
    2.5 本章小结
第三章 跨域虚拟网络高效映射算法研究
    3.1 研究现状
    3.2 问题描述
        3.2.1 多域的底层基础设施
        3.2.2 虚拟网络请求
        3.2.3 虚拟网络映射
            3.2.3.1 全局映射视角
            3.2.3.2 分布式映射视角
        3.2.4 映射效用函数
    3.3 跨域虚拟网络映射框架
    3.4 域内候选映射
    3.5 构建全局图
    3.6 选择候选映射
        3.6.1 混合整数线性规划模型
        3.6.2 整数松弛方法
    3.7 算法仿真
        3.7.1 仿真环境
        3.7.2 比较方法
        3.7.3 仿真结果和分析
    3.8 本章小结
第四章 可靠虚拟网络映射算法研究
    4.1 研究现状
    4.2 问题描述
        4.2.1 底层基础设施
        4.2.2 虚拟网络请求
        4.2.3 服务器失效
        4.2.4 备份虚拟组件
            4.2.4.1 备份虚拟节点
            4.2.4.2 备份虚拟链路
        4.2.5 可靠虚拟网络映射
        4.2.6 可靠映射成本定义
        4.2.7 具体问题
    4.3 混合整数规划线性模型
        4.3.1 扩展图
        4.3.2 问题模型
    4.4 可靠虚拟网络映射算法
        4.4.1 可靠映射算法流程
        4.4.2 备份虚拟组件映射子算法
            4.4.2.1 带宽共享
            4.4.2.2 共享群划分
            4.4.2.3 备份虚拟链路映射
            4.4.2.4 算法流程
    4.5 算法仿真
        4.5.1 小规模拓扑
            4.5.1.1 仿真环境
            4.5.1.2 比较方法
            4.5.1.3 仿真结果和分析
        4.5.2 大规模拓扑
            4.5.2.1 仿真环境
            4.5.2.2 比较方法
            4.5.2.3 仿真结果和分析
    4.6 本章小结
第五章 跨数据中心可靠虚拟网络映射算法研究
    5.1 研究现状
    5.2 问题描述
        5.2.1 底层基础设施
        5.2.2 虚拟网络请求
        5.2.3 虚拟网络的生存能力
        5.2.4 跨数据中心虚拟网络映射
        5.2.5 映射成本定义
        5.2.6 具体问题
    5.3 混合整数规划线性模型
        5.3.1 扩展图
        5.3.2 问题模型
    5.4 跨数据中心映射算法
        5.4.1 虚拟节点分组
            5.4.1.1 算法描述
            5.4.1.2 算法复杂度分析
        5.4.2 分组后的虚拟网络映射
    5.5 跨数据中心虚拟网络的可靠性设计
    5.6 算法仿真
        5.6.1 小规模拓扑
            5.6.1.1 仿真环境
            5.6.1.2 比较方法
            5.6.1.3 仿真结果和分析
        5.6.2 大规模拓扑
            5.6.2.1 仿真环境
            5.6.2.2 比较方法
            5.6.2.3 仿真结果和分析
    5.7 本章小结
第六章 全文总结和展望
    6.1 本文的研究内容和创新
    6.2 未来研究工作的展望
致谢
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：4011543