网络虚拟化资源管理及虚拟网络应用研究
2022-06-09
摘 要
网络虚拟化已经成为当前网络发展僵化问题的重要手段。网络虚拟化是指通过抽象、分配和重构机制，在公共的网络基础设施上构建共存却相互隔离的虚拟网络。本文通过网络虚拟化资源管理和虚拟网络技术的应用进行研究，研究的目的主要是提高网络资源的性能，解决和优化传统网络中路由技术的问题。在研究过程中，针对不同的应用场景，提出了网络虚拟化环境中资源管理的方法。
【关键词】网络虚拟化 虚拟网络 应用研究
传统的虚拟化技术在链路层或应用层的虚拟技术只能针对特定的应用，很难达到形成下一代互联网的需求。为了更好的解决互联网发展僵化的问题，很多人专注于这方面的研究，开始提出利用网络虚拟化构建网络实验平台，把网络虚拟化这一技术作为搭建下一代互联网的根本。当前，基于网络虚拟化技术构建下一代互联网已经在学术界和工程界形成研究的共识，很多国家相继启动了研究项目。目前，对现有互联网的改进主要有两条技术路线包括改良式发展和革命式发展。改良式发展的核心还是以现有的网络为基础，对需要改进的方面进行增量式修补和完善。革命式发展认为任何技术体系都有它的生命周期，主张采取重头再来的策略，抛弃现有的网络架构，重新规划和设计下一代互联网结构。然而，下一代互联网需要解决的是当前体系结构的发表文章单一性问题与互联网功能的需求多样性之间的矛盾。现在已经有效地证明的是虚拟化技术是解决需求多样性的有效手段，是下一代互联网领域研究者所关注的重要研究领域之一。
1 网络虚拟化资源管理及虚拟网络的应用意义
网络虚拟化技术已经成为未来构建网络的重要技术，网络虚拟化在支持新型网络架构等方面具有很大的优势，非常有效的提高资源的利用率，在降低运营成本方面也具有绝对的优势。网络虚拟化是一个系统工程，涉及领域广泛，涵盖很多内容，主要包括异构资源统一调度和接口提供，资源管理，虚拟网络运营和网络虚拟化技术应用。一是网络虚拟化中资源管理问题。在网络虚拟化环境中，利益牵涉到底层网络提供商和用户等多个方面。底层网络提供商负责将网络资源租赁给虚拟网络服务提供商，并且按照资源数量收取费用；虚拟网络服务提供商从其他网络提供商那里租用底层网络资源，向用户提供网络服务，最终获得收益。本文的研究主要是针对如何对网络资源进行定价和分配，以最大化底层网络提供商和虚拟网络服务提供商的利益。当前的互联网技术很难发展，主要是现有的体系对解决问题存在制约。在虚拟化网络环境的背景下，可以将现有的互联网作为底层网络，本文将重点讨论虚拟化技术解决互联网的问题。
2 网络虚拟化环境中的资源管理和应用
2.1 网络虚拟化资源管理
网络虚拟化是解决互联网滞后问题的有效途径。网络虚拟化是构建未来网络的关键性技术，能够快速构建出完全虚拟化网络环境， 通过抽象和重构机制公共的网络基础上构建出虚拟网络。新的网络服务和新的网络协议可以在任意的虚拟网络中运行而不影响其他虚拟网络中的服务。在当前的网络中，网络服务商负责构建基础设施和提供网络服务，在很大程度上阻碍了网络的发展和创新。网络虚拟化的过程中基本实现了对ISP功能的重新划分，对目前运行的ISP拆分为两个相互独立的实体。InP在运行过程中主要负责建设和管理底层网络资源， 向SP提供服务，提供编程接口；而SP从一个或者多个InP租用底层网络资源， 不同的SP共用现有的底层来创建不同类型的虚拟网络，构建和运营虚拟网络并向用户提供网络服务。虚拟节点和连接的虚拟链路共同组成了虚拟网络，虚拟链路对应于底层节点间的一条路径。通过SP可以实现构建的虚拟网络完全控制，即：可以对虚拟网络使用不同的路由协议、不同的转发方式、不同的网络类型的架构等。
2.2 网络虚拟化环境中的资源管理和应用
在网络虚拟化环境中，基础设施提供商通过虚拟化机制在物理网络上抽象出多个相互独立的虚拟网络，每个服务提供商根据数据流量和业务需求制定虚拟网络中的数据转发方式和网络协议。在网络运营过程中，运营网络的最本质需求是追求利益的最大化，服务提供商向用户提供网络服务获取利润，基础设施提供商通过向服务提供商出售“虚拟”的物理网络资源获得收益。对于基础设施提供商而言，如何调度和利用虚拟资源是利益最大化的关键；对于服务提供商而言，可以按照用户需求动态和用户的数量调整虚拟资源，这是实现利益最大化的主要方面。因此，建立高效合理运转模式对虚拟资源分配、管理和调度是网络虚拟化环境中的首要任务和目标。
3 结论
本文从网络虚拟化环境下的资源管理和网络虚拟化技术的应用角度出发，提出了两种网络虚拟化环境中资源管理模型，在不完全信息状态下，通过一个分布式算法获得了均衡解。但是，在网络虚拟化环境中，可能存在多个底层网络的情况，底层网络为了吸引虚拟网络租用资源会不断调整资源的价格，底层网络之间也存在着竞争关系。因此，在网络虚拟化环境中，多个底层网络和多个虚拟网络之间博弈的定价策略和资源分配是未来需要关注的问题。
参考文献
[1]苏金树，胡乔林，赵康.互联网无中断转发的生存性路由协议[J].软件学报，2010，21（7）：1589-1604.
[2]张涛.OSPF路由自适应控制技术研究与系统开发[D].北京邮电大学，2011.
[3]林闯，贾子骑，孟坤.自适应的未来网络体系架构[J].计算机学报，2012，35（6）：1077-1093.
[4]刘韵洁.三网融合与未来网络的发展[J].重庆邮电大学学报：自然科学版，2010，22（006）：693-697.
[5]林闯，任丰原.可控可信可扩展的新一代互联网[J].软件学报，2004，15（12）：1815-1821.
[6]唐阵，林涛，范典.开展后IP技术研究发展互联网下一代[J].中国科学院院刊，2010（001）：55-63.
网络虚拟化已经成为当前网络发展僵化问题的重要手段。网络虚拟化是指通过抽象、分配和重构机制，在公共的网络基础设施上构建共存却相互隔离的虚拟网络。本文通过网络虚拟化资源管理和虚拟网络技术的应用进行研究，研究的目的主要是提高网络资源的性能，解决和优化传统网络中路由技术的问题。在研究过程中，针对不同的应用场景，提出了网络虚拟化环境中资源管理的方法。
【关键词】网络虚拟化 虚拟网络 应用研究
传统的虚拟化技术在链路层或应用层的虚拟技术只能针对特定的应用，很难达到形成下一代互联网的需求。为了更好的解决互联网发展僵化的问题，很多人专注于这方面的研究，开始提出利用网络虚拟化构建网络实验平台，把网络虚拟化这一技术作为搭建下一代互联网的根本。当前，基于网络虚拟化技术构建下一代互联网已经在学术界和工程界形成研究的共识，很多国家相继启动了研究项目。目前，对现有互联网的改进主要有两条技术路线包括改良式发展和革命式发展。改良式发展的核心还是以现有的网络为基础，对需要改进的方面进行增量式修补和完善。革命式发展认为任何技术体系都有它的生命周期，主张采取重头再来的策略，抛弃现有的网络架构，重新规划和设计下一代互联网结构。然而，下一代互联网需要解决的是当前体系结构的发表文章单一性问题与互联网功能的需求多样性之间的矛盾。现在已经有效地证明的是虚拟化技术是解决需求多样性的有效手段，是下一代互联网领域研究者所关注的重要研究领域之一。
1 网络虚拟化资源管理及虚拟网络的应用意义
网络虚拟化技术已经成为未来构建网络的重要技术，网络虚拟化在支持新型网络架构等方面具有很大的优势，非常有效的提高资源的利用率，在降低运营成本方面也具有绝对的优势。网络虚拟化是一个系统工程，涉及领域广泛，涵盖很多内容，主要包括异构资源统一调度和接口提供，资源管理，虚拟网络运营和网络虚拟化技术应用。一是网络虚拟化中资源管理问题。在网络虚拟化环境中，利益牵涉到底层网络提供商和用户等多个方面。底层网络提供商负责将网络资源租赁给虚拟网络服务提供商，并且按照资源数量收取费用；虚拟网络服务提供商从其他网络提供商那里租用底层网络资源，向用户提供网络服务，最终获得收益。本文的研究主要是针对如何对网络资源进行定价和分配，以最大化底层网络提供商和虚拟网络服务提供商的利益。当前的互联网技术很难发展，主要是现有的体系对解决问题存在制约。在虚拟化网络环境的背景下，可以将现有的互联网作为底层网络，本文将重点讨论虚拟化技术解决互联网的问题。
2 网络虚拟化环境中的资源管理和应用
2.1 网络虚拟化资源管理
网络虚拟化是解决互联网滞后问题的有效途径。网络虚拟化是构建未来网络的关键性技术，能够快速构建出完全虚拟化网络环境， 通过抽象和重构机制公共的网络基础上构建出虚拟网络。新的网络服务和新的网络协议可以在任意的虚拟网络中运行而不影响其他虚拟网络中的服务。在当前的网络中，网络服务商负责构建基础设施和提供网络服务，在很大程度上阻碍了网络的发展和创新。网络虚拟化的过程中基本实现了对ISP功能的重新划分，对目前运行的ISP拆分为两个相互独立的实体。InP在运行过程中主要负责建设和管理底层网络资源， 向SP提供服务，提供编程接口；而SP从一个或者多个InP租用底层网络资源， 不同的SP共用现有的底层来创建不同类型的虚拟网络，构建和运营虚拟网络并向用户提供网络服务。虚拟节点和连接的虚拟链路共同组成了虚拟网络，虚拟链路对应于底层节点间的一条路径。通过SP可以实现构建的虚拟网络完全控制，即：可以对虚拟网络使用不同的路由协议、不同的转发方式、不同的网络类型的架构等。
2.2 网络虚拟化环境中的资源管理和应用
在网络虚拟化环境中，基础设施提供商通过虚拟化机制在物理网络上抽象出多个相互独立的虚拟网络，每个服务提供商根据数据流量和业务需求制定虚拟网络中的数据转发方式和网络协议。在网络运营过程中，运营网络的最本质需求是追求利益的最大化，服务提供商向用户提供网络服务获取利润，基础设施提供商通过向服务提供商出售“虚拟”的物理网络资源获得收益。对于基础设施提供商而言，如何调度和利用虚拟资源是利益最大化的关键；对于服务提供商而言，可以按照用户需求动态和用户的数量调整虚拟资源，这是实现利益最大化的主要方面。因此，建立高效合理运转模式对虚拟资源分配、管理和调度是网络虚拟化环境中的首要任务和目标。
3 结论
本文从网络虚拟化环境下的资源管理和网络虚拟化技术的应用角度出发，提出了两种网络虚拟化环境中资源管理模型，在不完全信息状态下，通过一个分布式算法获得了均衡解。但是，在网络虚拟化环境中，可能存在多个底层网络的情况，底层网络为了吸引虚拟网络租用资源会不断调整资源的价格，底层网络之间也存在着竞争关系。因此，在网络虚拟化环境中，多个底层网络和多个虚拟网络之间博弈的定价策略和资源分配是未来需要关注的问题。
参考文献
[1]苏金树，胡乔林，赵康.互联网无中断转发的生存性路由协议[J].软件学报，2010，21（7）：1589-1604.
[2]张涛.OSPF路由自适应控制技术研究与系统开发[D].北京邮电大学，2011.
[3]林闯，贾子骑，孟坤.自适应的未来网络体系架构[J].计算机学报，2012，35（6）：1077-1093.
[4]刘韵洁.三网融合与未来网络的发展[J].重庆邮电大学学报：自然科学版，2010，22（006）：693-697.
[5]林闯，任丰原.可控可信可扩展的新一代互联网[J].软件学报，2004，15（12）：1815-1821.
[6]唐阵，林涛，范典.开展后IP技术研究发展互联网下一代[J].中国科学院院刊，2010（001）：55-63.