基于软件定义网络的可靠性虚拟网络映射保障机制

在软件定义网络（SDN）虚拟网络映射中,现有研究者主要考虑请求接受率方面,而忽视了SDN中底层资源失效的问题。为此,针对SDN中可靠性虚拟网络映射（SVNE）问题,提出了一种联合先验式保护和后验式恢复的虚拟网络映射保障机制。首先,在虚拟请求接受之前,对SDN物理网络区域性资源进行感知;然后,采用先验式保护机制为映射域内相对剩余资源变小的虚拟网络元素预留备份物理资源,并将此扩展虚拟网络通过D-ViNE算法映射至物理网络中;最后,在未备份虚拟网络元素发生故障时,采用后验式恢复算法完成故障的恢复,对节点和链路分别采用重映射和重路由的方法完成恢复。实验结果表明,与基于SDN的生存性虚拟网络映射算法（SDN-SVNE）相比,在虚拟请求接受率方面提高了21.9%。另外,该保护机制在虚拟级别故障恢复率、物理级别故障恢复率等方面也具有优势。     

一种基于卫星网络的虚拟网络功能快速映射算法

针对卫星网络中卫星载重有限,不允许大规模部署物理硬件,导致其网络功能欠缺且网络管理和配置不灵活的问题,文中提出了基于软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)/网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)协同部署的卫星网络新架构。它通过SDN数控分离思想对网络进行动态管控,利用NFV技术在SDN的数字平面虚拟出网络功能,使网络功能能够从硬件设备中解耦出来,从而提高网络的灵活性。为了解决此框架中虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)映射到底层物理网络上的时延过大且无法满足高动态卫星网络实时性的问题,进一步提出了Viterbi和图形模式匹配(Graph Pattern Matching,GPM)相结合的动态映射方法(Viterbi and GPM Dynamic Placement Approach,VG-DPA)。该算法将映射过程建模为隐马尔可夫服务链,采用Viterbi算法预计算满足软硬件限制的映射路径,然后根据预计算结果通过GPM来制定VNF编排策略。该算法解决了卫星网络中将所需的VNF映射到底层物理网络中时延过大的问题。实验结果表明,VG-DPA与传统的RAND和OMD算法相比能在很大程度上降低时延,减少资源消耗。     

基于网络资源相关性的虚拟网络映射算法

针对网络虚拟化环境中资源利用率较低的问题,通过建立资源相关性度量模型,刻画虚拟节点和物理顶点之间的匹配程度,根据虚拟节点和物理顶点之间的资源相关性,将虚拟节点映射到资源相关性较强的物理顶点上;为了降低虚拟链路的映射路径长度,通过建立节点间邻接关系模型,将相邻的虚拟节点映射到邻接的物理顶点上。实验结果表明,提出的虚拟网络映射算法均衡了物理网络资源的分布状态,降低了虚拟网络映射的资源代价,提高了虚拟网络请求接受率。     

5G核心网建设路径选择及部署方案研究

1.概述5G实现人与人、人与物、物与物之间的连接,引领万物互联时代的到来。1、网络架构方面:作为上层应用的网络控制功能与底层网络基础设施分离,实现通信网络的IT化;2、网络服务方面:通过模块化的网络功能、服务化的接口设计、及NFV/SDN等技术,将5G网络物理基础设施资源,根据场景需求虚拟成多个相互独立、平行的虚拟子网络,实现按需的网络服务。     

一种虚拟路由器资源映射算法研究

网络虚拟化技术的提出,为解决互联网"僵化"问题找到了新的思路,受到广泛的关注。在虚拟路由器平台中,若干台互联的网络服务器资源组成了底层物理网络,通过虚拟网络映射技术,将物理网络资源有效地映射到虚拟网络设备上,组成多个虚拟网络,满足用户对网络的多样化需求。虚拟路由器资源映射问题是虚拟网络映射问题的基础,虚拟路由器实例与物理资源的映射方法决定了虚拟网络平台资源的利用率和虚拟网络系统的性能。针对虚拟路由器平台资源分配的问题,提出了物理网络资源模型和虚拟路由器资源请求模型,设计了一种启发式虚拟路由资源分配算法,并对算法的复杂性和优化目标进行了分析。     

基于可靠性的5G-低轨星座网络切片映射算法

随着国家天地一体化信息网络重大项目的 推进,5G-低轨星座网络切片的可靠映射成为业内的研究热点.在基于软件定义网络(software-defined network,SDN)和网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)的5G-低轨星座集成网络架构下,将5G-低轨星座网络切片的可靠映射问题建模为一个混合整数线性规划问题.在此基础上,研究了切片请求的资源编排,进而提出了基于广度优先搜索的可靠映射算法.该算法综合考虑切片请求的可靠性阈值及虚拟网络功能(virtual network function,VNF)的资源需求,在虚拟网络映射中根据节点的可靠重要度对节点进行排序.仿真结果表明,该算法在满足可靠性阈值约束的条件下,能够最大化收益开销比,提高虚拟网络映射成功率,在切片可靠性及接受率等方面优于对比算法.     

一种保持结点紧凑的虚拟网络映射方法

虚拟网络映射是网络虚拟化中最基本的问题之一.虚拟网络映射可分解成结点映射和链路映射两个阶段,之前的研究更加侧重于链路映射,对结点映射只采取简单的方式进行,不利于资源利用率的提高.之前的结点映射方法有两个主要问题:(1)优先占用带宽较大的结点,不利于资源的合理配置;(2)将结点映射与链路映射完全分隔处理,逻辑相邻的虚拟结点可能映射到分散的物理结点上,致使虚拟链路占用更多的网络资源.文中提出一种结点紧凑的虚拟网络映射方法,将所有符合条件的物理结点都作为虚拟结点的候选宿主,扩大了宿主的选择空间,有利于资源的合理配置;同时选择那些分布紧凑的结点作宿主,将相邻的虚拟结点映射到邻近的物理结点之上,减少虚拟链路对网络资源的占用.实验结果表明:文中方法可以提高资源的利用率,并显著地提高了虚拟网络请求的接受率.     

基于资源拆分的虚拟网络功能服务链映射算法

针对网络虚拟化环境下虚拟网络功能服务链的资源分配以及部署问题,提出了基于资源拆分的虚拟网络功能服务链部署策略。通过对租户的资源需求进行主动拆分,利用更小的资源分配粒度达到提高物理资源利用率的目的。利用最优化理论将虚拟网络功能服务链的资源分配问题建模成具有链式拓扑结构的虚拟网络映射问题,并通过设计高效的启发式算法以有效地解决这一问题。实验结果表明,该算法与其它虚拟网络映射算法相比,能有效提高物理资源的利用率以及租户请求的接收率。     

基于NFV的分布式SDN控制器节能机制

SDN架构通过控制器集中管理交换机以维护网络全局视图,因此SDN控制器是影响网络性能的关键部件。SDN控制器分为集中式控制器和分布式控制器,分布式控制器有效地解决了集中式控制器中存在的单点失效等问题,但控制器之间需要频繁交互以维护全局视图。随着网络规模扩大,其通信开销导致的能耗不断增加,且控制器的过量部署也会消耗大量能量。为了解决该问题,文章提出了一种基于NFV的SDN控制器节能机制,根据控制器负载大小分别选择启用虚拟控制器数量自适应调整算法,以及开启物理控制器频率缩放策略以减少网络能耗。同时,为了解决虚拟控制器负载不均问题,提出虚拟控制器负载自适应调整算法。当网络负载过低时,为最大限度地降低能耗,提出了基于节能和时延优化的控制器休眠算法。     

基于SDN的虚拟网络重映射方法研究

针对底层网络中关键资源成为虚拟网络映射过程中的瓶颈问题,提出一种在SDN环境的基于拓扑感知的虚拟网络映射算法,算法通过提出资源关键度和资源负载度的底层资源度量方式,通过使用提出的资源度量方式进行映射,并感知底层网络资源负载进行动态调整。仿真结果表明,算法在请求成功率、收益花费比和资源负载均衡度方面具有较好的性能。     

基于安全分级的网络切片备份与重映射方法研究

在未来5G核心网虚拟化环境中通用的X86服务器使攻击者容易发掘漏洞,底层网络也更易感染和传播病毒,进而造成单个物理节点失效问题,严重影响网络切片的服务性能。首先在现有节点备份和重映射应对方案基础上,考虑节点间的安全约束关系对网络安全性能的影响,提出网络切片中虚拟节点与物理节点的安全参数评估模型,建立虚拟节点与物理节点之间的安全约束关系;然后基于安全参数评估模型选出备份虚拟节点并设计备份映射方法;最后在满足网络时延要求下设计节点重映射机制。实验结果表明,所提方法能够在满足网络切片的服务性能要求下,显著提升网络的入侵容忍能力。     

面向SDN/NFV环境的网络功能策略验证

SDN与NFV技术带来了网络管理的灵活性与便捷性，但SDN的动态转发策略可能导致网络功能策略失效，同时不同网络功能的策略可能互相影响，引起冲突问题。为了在基于SDN/NFV的云网络中对网络功能的策略进行验证，分析了网络功能与 SDN 设备之间、跨网络功能之间的策略冲突，建立了统一策略表达进行策略解析，设计策略验证方案、框架并进行原型实现，检验不同场景下的虚拟网络功能策略的正确性，并与现有策略冲突验证方案对比，用实验进行了有效性与性能分析。     

一种高效的虚拟网络结构

弹性资源需求是云计算的关键特征,它需要系统支持自适应的虚拟网络配置管理机制,以满足云计算服务中虚拟资源的动态组合要求。本文提出了一种高效的虚拟网络结构,能够根据虚拟资源的动态分配状态,在网络层面建立相应的应用群组,提高组内资源的通信效率。不仅如此,本文提出的虚拟网络结构还能根据虚拟资源在物理平台上的实时分布状态,选择不同的信息传送机制,保证虚拟资源之间的高性能通信。     

基于云网络架构的虚拟网络映射算法研究

云网络架构采用控制与转发分离机制实现了资源的灵活分配,为了满足云网络架构的资源分配符合多业务的资源需求,提出了一种基于云网络架构的虚拟网络映射算法,提高了资源利用率。建立的虚拟网络映射算法模型,给出了虚拟网络映射算法的约束条件和优化目标。针对语音、视频和数据3种业务进行了仿真,结果表明,提出的算法提高了控制资源利用率、转发资源利用率和链路资源利用率。     

基于能耗的虚拟路由器转发实例动态迁移机制研究

虚拟路由器平台是支撑网络虚拟化技术的关键网络设备。传统的虚拟路由器平台存在着物理资源利用率低,能耗损失严重等问题。现有的节能机制大多是通过虚拟路由器平台间的虚拟路由器实例动态迁移来降低能耗,并未有学者研究平台内部虚拟路由器实例动态迁移对能耗的影响。提出一种基于能耗的虚拟路由器转发实例动态迁移算法。该算法将转发实例动态迁移到更少的物理服务器,调整平台内部的转发实例与物理服务器之间的映射关系,关闭空闲服务器。实验表明,该算法能够提高虚拟路由器平台的物理资源利用率,降低平台总能耗。     

基于SDN和NFV技术的网络安全架构

基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络取代传统网络势在必行,因此研究基于新网络环境的网络安全体系结构迫在眉睫.介绍了一种开放且通用的软件定义的SDS安全架构,它可以为安全服务、安全设备和安全管理提供一个开放的接口,并且支持不同的网络安全供应商部署其安全产品和安全解决方案.此外,可以实现虚拟安全功...     

基于最优子网的虚拟网络映射算法

针对在虚拟网络映射过程中物理资源碎片化导致嵌入请求被拒绝,从而降低物理资源利用率的问题,提出一种基于最优子网的虚拟网络映射算法,通过优化的重边匹配算法,合并符合约束条件的虚拟节点,同时粗化网络拓扑,运用广度优先搜索算法创建候选物理子网集合,将粗化后的虚拟网络请求映射至最优子网。仿真结果表明,该算法能够减小链路映射跳数,提升虚拟网络请求接受率和收益开销比。     

基于实时拓扑属性的虚拟网络映射算法（英文）

研究目的:基于虚拟网络请求和底层物理网络实时拓扑属性,提出一种高效的两步式虚拟网络映射算法。创新要点:分别利用中介中心性和物理节点相关性对虚拟网络请求和底层物理网络中节点进行重要性评估,在此基础上给出一种两步式映射算法(算法1,2)。研究方法:首先给出中间中心性、接近中心性以及节点相关性计算模型,结合节点本地资源分别提出虚拟网络请求和物理网络中节点排名计算方式。当虚拟网络请求到达后,根据虚拟节点排名,将其映射到拥有足够资源的物理节点中排名最靠前的节点。节点映射完成后,使用K-th最短路径算法进行链路映射。映射过程中采用文献(Yu et al.,2008)中所使用的时间窗口模式进行接入控制。重要结论:利用节点本地资源,针对性分析虚拟网络请求和物理网络实时拓扑属性,提出两步式映射算法。该算法提高请求接受率、开销收益比的同时减少算法映射时间,取得更好的映射效果(图3-10)。     

基于SDN/NFV的安全服务链自动编排部署框架

针对云计算等虚拟化环境的安全防护问题,提出了一种基于SDN/NFV技术思想的安全服务链自动编排部署框架.论文通过扩展ABAC策略模型以描述用户的安全需求,采用优先级解决策略冲突以编排虚拟安全设备,依据网络中虚拟安全设备实例负载与实时链路传输时延来调度网络流,最终由SDN控制器生成流表下发到网络中完成流量重定向,实现了根据安全需求自动构建安全服务链的过程.整个框架在基于开源控制器FloodLight和虚拟安全设备的实验环境中实现了自动编排部署,取得了预期效果.     

基于SDN的网络切片中资源动态调整的方法

5G网络支持具有不同性能要求的多个垂直业务,网络切片是解决这个问题的最佳方案。通信业务量随着时间变化具有多变性,导致网络切片的资源利用情况是频繁变化的。网络切片中资源静态分配会存在资源利用不足或者资源过载的情况,因此,很有必要动态地调整网络切片的资源量,以便优化网络资源的利用率。5G网络提出需要更加灵活的传输网络,从而支持由接入网不断增加网络带宽而产生的需求。基于以上分析及需求,本文提出了一种在5G本地传输网上基于SDN的网络切片中资源动态调整的方案,以便提高网络资源的利用率。提出了一种新颖的功能架构,功能模块内置在SDN控制器并且通过内存数据库交互数据实现控制器间的数据通信。该架构解决了网路切片资源动态调整的整个过程:决策是否进行动态调整;通过模型决策需要调整的资源量。最后通过实验验证了该方案的可行性,并通过实验数据进行了相关分析。