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。     

云计算环境下虚拟网映射的膜计算模型

网络虚拟化作为云计算的核心支撑技术之一,通过将底层物理网络资源虚拟化,在共享的物理网络上支持多个异质的虚拟网络共存。虚拟网映射将虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路按照其约束条件,映射到底层共享物理网络的物理节点和物理路径上。而如何高效的映射虚拟网络并且在物理网或者虚拟网动态变化时进行有效的重配置,提升基础设施提供商的收益同时降低用户的开支是虚拟网映射模型的研究重点。本文设计了一种面向虚拟网映射的膜计算模型,实验结果良好。     

基于混合群智能优化的虚拟网络映射算法

网络虚拟化是突破网络发展僵局的一项重要技术,而虚拟网络映射(VNE)是网络虚拟化的一个主要问题。提高底层网络资源的利用率和收益是虚拟网络映射的主要目标。针对底层网络支持路径分裂的情况,建立了整数线性规划(ILP)模型,并提出基于混合群智能优化的虚拟网络映射算法。该算法在兼顾映射开销和映射均衡性的基础上利用粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA)迭代优化映射方案。仿真实验结果表明,与现有的主流研究成果相比,该算法显著地提高了底层网络长期平均运营收益与虚拟网络请求接受率。     

网络虚拟化环境中虚拟网络的嵌套映射算法

网络虚拟化技术可以在共用的底层网络基础设施上同时构建多个彼此隔离的虚拟网络,为用户提供差异化服务,从而解决现有因特网的僵化问题.然而,一个重要的挑战是,如何在共用的基础设施中高效地映射多个具有不同拓扑的虚拟网络,即虚拟网络的嵌套映射问题.主要根据基础设施的构成方式对现有的虚拟网络映射算法进行了综述.首先,阐述了网络虚拟化的概念、特点以及相应的虚拟网络映射模型;其次,按照基础设施的构成方式、问题空间完整性、映射阶段数等方面梳理了嵌套映射算法的最新研究进展;最后,对虚拟网络映射算法在公平性、扩展性、高利用率、信任度等未来可能的发展方向进行了展望.     

基于离散粒子群的节点可重用虚拟网络映射算法

虚拟网络映射问题是网络虚拟化要解决的重点问题,也是云计算环境下实现资源多租赁运营的技术基础。现有的映射算法在计算效率上有待提高,不能充分利用可重用技术以节省网络带宽资源。提出一种可重用的虚拟网络映射算法,首先构建以提高底层物理网络利用率为目标的资源优化分配模型;然后再充分利用可重用技术以内存交换替代网络交换并针对效率问题设计增强的粒子初始位置分配算法,进而通过离散粒子群算法对优化问题进行求解。仿真实验结果表明,提出的算法相较已有的普通粒子群算法在物理网络收益上有显著提高,增强的初始位置分配机制也有助于计算效率的提升。     

SDN网络虚拟化中规则映射研究

软件定义网络（SDN）为网络虚拟化提供了新的解决方案,通过网络虚拟化技术可以将一套基础设施虚拟化为多个逻辑网络从而满足不同的网络需求.本文研究了SDN网络虚拟化时多个物理交换机虚拟为一个大虚拟交换机的过程中,虚拟网络规则与物理网络规则的映射问题.综合考虑链路负载、规则分布以及节点负载,提出了三段式规则映射优化算法.首先根据虚拟网络的规则请求生成组播源节点和目的节点集,采用MPH算法生成规则映射树;然后采用入节点最近原则,将虚拟网络规则请求的指令序列部署到规则映射树中的中间节点和叶子节点中;最后考虑节点负载,对规则部署进行微调,最终生成虚拟规则映射策略.通过仿真实验,与直接边缘节点部署相比,平均降低了网络节点规则总数量40%以上.     

虚拟网映射问题的计算复杂性分析

虚拟网映射是实现网络虚拟化的关键环节,其任务是在满足虚拟网构建约束的前提下,把虚拟网的虚拟节点和虚拟链路分别映射到底层物理网的节点和路径上。文中根据虚拟节点映射是否已知、物理网是否支持路径分割、物理节点是否支持重复映射等特征,对虚拟网映射问题进行分类,并针对一般网络拓扑模型和某些特殊网络拓扑模型完成各类虚拟网映射可行问题和优化问题的计算复杂性分析。     

虚拟网络嵌入简述

如何有效的实现底层网络资源共享问题是未来互联网架构研究中不可避免的问题,网络虚拟化技术是解决该问题的有效技术,而虚拟网络嵌入问题作为网络虚拟网络技术中的核心问题得到广泛关注,本文主要简述虚拟网络嵌入问题。     

基于广度优先搜索的虚拟网络映射算法分析

网络虚拟化是建立下一代Internet系统的重要技术.Internet服务商可以利用网络虚拟化技术在同一个网络建立更多虚拟网络,从而满足用户的多样化需求.虚拟网络映射问题就是对虚拟网络中的节点和虚拟链路资源进行有效分配的问题.但是由于物理网络部分的网络资源有限,怎样既能满足虚拟网络资源的需求,又能提高物理网络资源的使用率,成为了学者研究的方向.     

企业级网络虚拟映射带宽与能耗优化平衡策略

利用现有的网络环境运行大规模数据分析和处理任务是企业当前的实际需求。满足需求的途径之一是网络虚拟化技术。相比于云平台虚拟网络映射以最大化收益为出发点,企业级网络虚拟映射要以降低运行费用为目标,同时考虑节点间链路的带宽小的特点。以能源和带宽消耗优化为目标,建立了整数线性规划模型,第一步确定虚拟节点和链路映射到底层物理节点和链路的位置,第二步确定采用哪条链路传输所需镜像。实验参数来源于实际值,分析了单一优化模型和本文模型在实验数值上的差异,最终证明本文模型可以在带宽消耗优化和能耗消耗优化取得较好的平衡。     

Novel methods for virtual network composition

Network virtualization has been proposed as a technology that aims to solve the Internet ossification. Central to the network virtualization is a virtual network composition mechanism providing an efficient mapping of virtual nodes and links onto appropriate physical resources in the network infrastructure.This paper proposes a novel backtracking heuristic algorithm for virtual network composition. Based on this algorithm, two approaches with two different objectives are presented. The first approach (Backtracking-CR) aims to compose a virtual network using the least amount of network resources, while the second (Backtracking-LB) applies load balancing for virtual network composition. Furthermore, a linear programming approach that optimizes the virtual network composition with an objective of using the least amount of network resources is presented and used to bench mark the heuristic algorithm. Simulation results show that using less network resources by applying linear programming or Backtracking-CR does not produce higher number of successfully mapped virtual networks when is compared to load balancing approach. Results also show that the proposed heuristic algorithm is scalable to large physical and virtual networks with respect to the computation time.     

Virtual network mapping algorithm in the cloud infrastructure

Network virtualization has received considerable attention recently because a Cloud Provider (CP) that is responsible for deploying a substrate network in the cloud infrastructure uses network virtualization to support multiple Virtual Network (VN) requests over the shared substrate network. However, mapping multiple VN requests with constraints on virtual nodes and virtual links into a shared substrate network presents a significant challenge, and is considered an NP-hard problem. In this paper, we propose a heuristic mapping algorithm that handles online VN requests. The node mapping algorithm selects a substrate node for mapping that satisfies both a virtual node's resource requirement and its amount of requested bandwidth. The link mapping algorithm either maps a virtual link to the shortest substrate path that satisfies the requested bandwidth of the virtual link or uses the cut-shortest path approach to map a virtual link to multiple substrate paths that satisfy the requested bandwidth of the virtual link. The path migration algorithm migrates virtual links to different substrate paths to maximize the number of accepted VN requests in a substrate network. Simulation results show that the proposed heuristic mapping algorithm uses resources more efficiently, produces more revenue, and has better performance than existing mapping approaches.     

网络测量部署模型及其优化算法

ISP(Internet service providers)和企业部署网络监测系统以获取网络的性能数据,确保网络的安全性和连通性,最终加强和改善全局的网络性能.网络监测系统的设计和优化是目前的一个研究热点,其优化目标是最小化监测系统的部署代价和维护代价,并使得对网络的影响尽可能地小.根据测量方式和收集框架的不同,可以设计出不同的网络测量部署模型.这些模型的最优化问题通常是NP难的,一般采用整数规划、设计近似算法和映射到经典优化问题等方法来求取模型的优化解.总结了网络测量部署模型及其优化算法的研究现状,指出了该领域中需要进一步研究的热点问题.     

基于知识描述和遗传算法的跨域虚拟网络映射

网络虚拟化环境下的跨域虚拟网络映射是指当物理网络由多个自治域构成时,以最小化虚拟网络映射开销为目标,将虚拟网络请求恰当地划分为多个虚拟子网请求,并分别指派给相应自治域以完成映射。资源匹配和虚拟网络划分是跨域虚拟网络映射中的两个关键阶段。然而,现有的资源匹配算法无法支持精确的数值属性匹配,也无法满足虚拟网络用户对表达多样化映射约束的需求,故实用性不高。此外,虚拟网络划分属于NP问题,目前也缺乏高效的求解方法。针对上述两个阶段中存在的问题,分别提出了基于OWL及SWRL的资源匹配算法和基于遗传算法的虚拟网络划分算法。理论分析证明了该方法的正确性。仿真实验从效率、性能及稳定性方面验证了该方法的有效性。     

一种启发式网络虚拟化资源分配算法

网络虚拟化是克服当前Internet僵化问题的一种重要方法,而资源分配是网络虚拟化技术的核心.为了平衡负载,本文提出了一种启发式资源分配算法HVNE.该算法充分利用虚拟节点和虚拟链路间的关联因素(虚拟网络拓扑),将节点映射和链路映射两个过程合并为一个统一的过程,改善了传统映射算法在拓扑稀疏时,算法性能不理想的问题.此外,HVNE允许同一个虚拟请求中的多个虚拟节点映射到同一个物理节点,节约了物理链路资源.HVNE将无向图的"k-区域划分优化"理论与传统的拓扑分割理论相结合,定义了虚拟拓扑间节点的关联因子,改进了传统的星形分割方法,使之能适用于大规模网络.仿真实验表明,HVNE在保证网络负载的情况下,获得了较好的虚拟请求接受率,较高的资源利用率和网络收益.     

Topology awareness algorithm for virtual network mapping

Network virtualization is recognized as an effective way to overcome the ossification of the Internet. However, the virtual network mapping problem (VNMP) is a critical challenge, focusing on how to map the virtual networks to the substrate network with efficient utilization of infrastructure resources. The problem can be divided into two phases: node mapping phase and link mapping phase. In the node mapping phase, the existing algorithms usually map those virtual nodes with a complete greedy strategy, without considering the topology among these virtual nodes, resulting in too long substrate paths (with multiple hops). Addressing this problem, we propose a topology awareness mapping algorithm, which considers the topology among these virtual nodes. In the link mapping phase, the new algorithm adopts the k-shortest path algorithm. Simulation results show that the new algorithm greatly increases the long-term average revenue, the acceptance ratio, and the long-term revenue-to-cost ratio (R/C).