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信息受限的多域网络环境下的虚拟网络映射算法研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 网络虚拟化概述

1.3 网络虚拟化面临的挑战

1.4 论文主要内容及结构

第二章 多域虚拟网络映射问题及研究现状

2.1 多域虚拟网络映射问题描述

2.1.1 虚拟网络映射

2.1.2 多域虚拟网络映射

2.1.3 性能衡量指标

2.2 多域虚拟网络映射研究现状

2.2.1 集中式

2.2.2 分布式

2.3 本章小结

第三章 基于物理网络域内部分信息的多域虚拟网络映射

3.1 问题分析

3.2 系统模型

3.2.1 网络架构

3.2.2 物理网络

3.2.3 虚拟网络请求

3.3 算法设计

3.3.1 信息交互

3.3.2 候选节点选择

3.3.3 虚拟网络请求划分

3.3.4 虚拟网络请求子图映射

3.4 算法实现

3.4.1 全局控制器映射算法

3.4.2 候选节点选择算法

3.4.3 虚拟网络请求预映射算法

3.5 仿真分析

3.5.1 仿真环境和参数设置

3.5.2 仿真结果分析

3.6 本章小结

第四章 基于流量均衡的多域虚拟网络映射

4.1 问题分析

4.2 系统模型

4.2.1 网络架构

4.2.2 物理网络

4.2.3 虚拟网络请求

4.3 算法设计

4.3.1 信息交互

4.3.2 虚拟网络请求分割

4.4 算法实现

4.5 仿真分析

4.5.1 仿真环境和参数设置

4.5.2 仿真结果分析

4.6 本章小结

第五章 结束语

5.1 论文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

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摘要

随着用户数目和业务种类的增加,传统网络架构的功能局限和容量限制等问题日益凸显。在此背景下,网络虚拟化技术成为解决该类问题的有效途径之一。网络虚拟化是将物理网络资源进行抽象、重组、隔离,并分享给用户的一种方式,支持业务的多样性。将虚拟网络映射到物理拓扑上存在多种方案。因此,如何设计有效的虚拟网络映射算法来满足映射代价、收益等性能指标的需求是网络虚拟化技术的关键问题之一。
  目前,虚拟网络映射研究主要集中于单个基础设施提供商的场景下。但是,随着网络规模的扩大以及网络业务需求的多样化,一个虚拟网络请求可能需要映射到多个物理网络中。在已有的单域虚拟网络映射算法中,映射决策者可掌握物理网络的全局拓扑信息和资源信息,而多域物理网络中的不同基础设施提供商有各自的网络信息保护政策。所以已有的单域虚拟网络映射算法并不适用于多域的情况。因此,本文基于多层控制器的软件定义网络架构开展多域虚拟网络映射的研究,设计了分别以最小化虚拟网络映射代价为目标和以均衡物理网络流量为目标的两种多域虚拟网络映射算法。
  本文主要工作和贡献如下:
  (1)提出基于有限物理网络信息的多域虚拟网络映射算法,在确保物理网络域内信息的保密性的同时降低了虚拟网络请求的映射代价。
  该算法以最小化多域虚拟网络映射代价为目标,进行多域虚拟网络映射。本地控制器根据虚拟网络请求单元子图的映射代价预估值进行域内候选节点的选择,然后,全局控制器基于候选节点进行虚拟网络请求的分割。该算法解决了多域虚拟网络映射中的域内信息受限的问题。仿真实验表明该算法可以降低多域虚拟网络映射的代价,并且具有良好的稳定性和可扩展性。
  (2)提出基于流量均衡的多域虚拟网络映射算法,提高了物理网络拥塞状况下的虚拟网络请求的接收率。
  目前,多域虚拟网络映射研究主要集中于如何最小化多域虚拟网络映射的代价,而没有考虑物理网络在完成映射后的资源使用情况。该算法中,在分割虚拟网络请求时,全局控制器不仅考虑最小化多域虚拟网络映射代价,还综合考虑当前域内和域间的网络资源使用情况。最终,该算法在实现流量均衡的过程中保证映射代价在可接受范围内。仿真结果表明,在网络拥塞的情况下,该方案可以显著提升虚拟网络请求的接收率,同时虚拟网络请求的映射代价并没有显著升高。

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