虚拟网映射竞争算法设计与分析
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
一、绪论
虚拟网络映射技术是网络虚拟化的一种重要技术，是指将物理网络中的网络资源映射到虚拟化节点上，实现对物理设备的抽象，从而实现虚拟网络服务的管理和运行的技术。
虚拟网络映射技术把虚拟网络和物理网络在技术上结合到一起，把物理网络中的网络资源、系统架构、协议以及对应的软件等映射到虚拟化的节点上，使得网络虚拟化的所有功能能够在一个完整的网络环境中进行结合。
虚拟网络映射技术的出现，为网络虚拟化的发展带来了新的可能，大大拓展了网络虚拟化的应用范围，也为网络技术的发展提供了新的思路。
二、虚拟网络映射技术
虚拟网络映射技术是将物理网络的网络资源和对应的软件映射到虚拟网络中，从而形成一个虚拟的网络环境，使得虚拟机能够在这个完整的环境中运行和管理，实现网络的完整性和可靠性。
虚拟网络映射技术实现了网络中的虚拟化管理，即将物理网络中的网络动态映射到虚拟网络节点中，使得物理网络中的网络资源能够在虚拟环境中实现资源的共享和高效的实现。
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究
网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究论文标题1：网络虚拟化中的虚拟网络映射技术研究网络虚拟化作为近年来云计算领域内的重要技术之一，为实现多租户资源共享和灵活性多样性提供了支持。
虚拟化技术可以将物理硬件资源抽象为虚拟资源并进行多重划分，从而满足不同用户的需求。
其中，虚拟网络映射技术是实现网络虚拟化的关键技术之一，主要应该是为虚拟网络提供映射和管理。
本篇论文将深入研究虚拟网络映射技术在网络虚拟化中的应用和实现，从理论上和实践上阐述该技术所涉及的关键问题和实际困难，并提出切实可行的解决方法。
通过对虚拟网络映射技术的详细介绍和实验验证，为推广虚拟化技术及其应用提供重要的实践指导和借鉴。
论文标题2：虚拟网络显示技术的研究进展虚拟网络显示技术是指实现虚拟网络链路(diagram)在物理拓扑上的展示和映射，目的是为了快速、精准地了解虚拟网络中各链路的联通性和状态，从而帮助管理员对虚拟化网络进行管理。
当虚拟网络覆盖物理网络拓扑时，虚拟网络的显示和管理是一项具有挑战性的任务。
因此，本篇论文将围绕虚拟网络显示技术进行研究，介绍其主要的研究进展和应用。
同时，通过实验测试，比较不同虚拟网络显示技术的优缺点，评估其性能和可行性，并提出未来研究方向和发展趋势。
论文标题3：基于虚拟化技术的网络资源管理机制研究网络资源是实现网络应用的重要组成部分，在高效地利用网络资源的同时，也需要合理地进行管理。
基于虚拟化技术的网络资源管理机制是一种新型的管理模式，可将物理网络资源转化为虚拟资源，并通过灵活的调度方式，实现资源高效分配和统一管理。
本篇论文将围绕基于虚拟化技术的网络资源管理机制进行深入研究，阐述其核心方法和技术架构，重点探讨虚拟网络资源的动态调度和负载均衡，基于该技术体系的实际应用效果，并总结未来研究方向和挑战。
论文标题4：网络虚拟化中的容器技术应用研究网络虚拟化中的容器技术是一种轻量级的虚拟化方式，被广泛应用于云计算、物联网等领域中。
多域虚拟网络映射算法研究
收稿日期:2017-06-05 修回日期:2017-10-10 网络出版时间:2018-02-24基金项目:国家自然科学基金(61372124);国家 973”高技术发展计划项目(2013CB 329104)作者简介:王 轩(1992-),男,硕士研究生,研究方向为移动通信与无线技术;杨龙祥,教授,博导,研究方向为移动无线通信与物联网㊂网络出版地址:http :// /kcms /detail /61.1450.TP.20180224.1516.032.html多域虚拟网络映射算法研究王 轩,杨龙祥(南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003)摘 要:网络虚拟化是克服当前网络架构僵化问题的关键技术,可以适应日益增长的网络用户数和业务需求㊂其中主要问题是如何将底层物理网络上有限的资源合理分配给更多的虚拟网络,就是虚拟网络映射问题㊂根据底层网络提供商(InPs )是否唯一,可以将虚拟网络映射问题分为单域映射和多域映射㊂当前关于单域映射的相关算法在虚拟网络请求接受率㊁映射收益和映射成本等方面都可以达到很好的性能㊂但是随着网络业务的不断多元化,虚拟网络必须要在多个底层网络提供商之间进行资源分配,这就是多域虚拟网络映射问题㊂对现有的虚拟网络映射相关算法进行了研究,重点介绍了当前多域虚拟网络映射算法的研究进展,根据多域映射算法的不同特点进行了分类,对代表性算法进行了详细介绍和对比,最后从两个方面指出了未来多域虚拟网络映射的研究方向㊂关键词:网络虚拟化;虚拟网络映射;单域映射;多域映射;映射算法中图分类号:TP 393.01 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2018)07-0134-06doi :10.3969/j.issn.1673-629X.2018.07.029Research on Multi -domain Virtual Network EmbeddingWANG Xuan ,YANG Long -xiang(School of Communication and Information Engineering ,Nanjing University ofPosts and Telecommunications ,Nanjing 210003,China )Abstract :Network virtualization is recognized as a key technology for overcoming the ossification of the current network architecture and can adapt to the growing network users and business needs.One of its main problems is how to allocate the limited resources on the sub⁃strate physical network to more virtual networks ,that is the virtual network embedding.According to whether the infrastructure providers (InPs )is unique ,the virtual network embedding can be divided into intra -domain embedding and multi -domain embedding.The current algorithms for intra -domain embedding perform well in terms of virtual network request acceptance rate ,mapping revenue and mapping cost.With the continuous diversification of network services ,however ,virtual networks must be provisioned across heterogeneous admin⁃istrative domains managed by multiple infrastructure providers ,which is multi -domain virtual network embedding.In this paper ,we re⁃search the existing algorithms of virtual network mapping and emphatically introduce the research progress of current multi -domain virtu⁃al network embedding algorithms.According to the different characteristics of multi -domain embedding algorithms ,they are classified and the representative of them are demonstrated and compared in detail.Finally ,we discuss the orientation of the future research on multi -do⁃main virtual network embedding from two aspects.Key words :network virtualization ;virtual network embedding ;intra -domain embedding ;multi -domain embedding ;embedding algo⁃rithms0 引 言随着现阶段网络业务的不断多元化,传统的一个底层物理网络只承载一个业务需求的网络商业模式已经不再适用,不可避免地需要提出新的模式 网络虚拟化㊂网络虚拟化可以将一个底层物理网络实例化成虚拟网络(virtual network ,VN ),优化布局达到配套服务指标㊂虚拟网络主要存在于底层物理网络之上,由一些有源和无源的网络单元(网络节点和网络链路)组成㊂虚拟节点通过虚拟链路连接,形成虚拟拓扑㊂资源虚拟化技术的引入可以允许网络运营商以一种高度灵活和动态的方式管理和修改网络[1]㊂由于虚拟网络节点和链路必须要在满足用户需求并且最优化可用资源的情况下被映射到底层物理网络上[2],因此出现了虚拟网络映射(virtual network em⁃第28卷 第7期2018年7月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.28 No.7July 2018bedding ,VNE )问题㊂由于客观限制的存在(如资源位置㊁类型),一个单独的InP 可能并不能为虚拟网络提供足够的资源,根据在虚拟网络映射中底层网络提供商InP 是否唯一,可以将虚拟网络映射问题分为单域映射和多域映射[3]㊂文中重点对多域虚拟网络映射问题进行研究㊂1 多域虚拟网络映射解决多域映射一种直接的思路是:服务提供商(SP )首先要与每个可能的InPs 进行协商,然后决定各个InP 映射整个虚拟网络的不同部分㊂这种方式可以在不改变传统商业模式的前提下,相对简单地完成对虚拟网络请求的映射,但是其缺陷在于会导致SP 涉及与多个InPs 的协商,不能满足功能分离的目标,而且会增加SP 的开销[4]㊂针对这个问题,现有的多域映射解决方案主要采用如下两种网络商业模式㊂其中一种模式的主要思路是为了避免SPs 与InPs 协商,扩展传统的商业模式(InPs 和SPs ),引入虚拟网络提供商(VNP )这个中间角色,它的作用是收集㊁统计和分析底层物理网络的资源信息并且从服务提供商接收虚拟网络请求,然后将虚拟网络请求的不同部分分配给对应的InP 进行域内映射[5-6]㊂为了确保VNP能进行有效的虚拟网络分解,许多文献都利用了一种新的信息共享方案,它需要InPs 向VNP 提供其物理资源的部分信息[7],例如对等节点的位置以及对等链路的带宽成本,而不用披露InPs 网络内的拓扑结构等信息,保护了InPs 的机密㊂利用这种模式的多域虚拟网络映射算法的典型流程[8]如图1所示㊂图1 多域虚拟网络映射算法典型流程 在这种模式下,由VNP 代替SP ,与各个底层网络提供商InPs 进行映射协商,从而实现了网络功能的分离,并且减少了SP 的开销㊂但是VNP 必须知道各个InPs 之间的内部细节和相互协定,才能做出一个信息全面的映射,但实际上VNP 在获取资源信息时存在困难,并且可能还会出现VNP 垄断虚拟网络映射的情况[9]㊂针对利用VNP 的网络商业模式存在的问题,一些文献提出了另一种多域映射模式,它不需要VNP 作为中间商进行协调映射,而是允许各个InPs 基于共同协定进行分布式映射,而且,在这种分布式的映射模式中将不再有单点的映射失败或者垄断权威(VNP )的存在[10]㊂2 多域映射算法分类基于当前多域虚拟映射的相关映射算法,文中提出一种分类方法,如图2所示㊂图2 多域虚拟网络映射算法分类首先根据是否需要VNP 作为中间商进行协调映射,将多域映射算法分为集中式和分布式两类㊂随后,㊃531㊃ 第7期 王 轩等:多域虚拟网络映射算法研究在集中式的多域映射算法中,根据分解虚拟网络请求时的方法不同,可以分为基于流量矩阵㊁基于拓扑结构和基于演进算法三类㊂基于拓扑结构研究多域映射的文章主要的研究方向有两类,一类着眼于对底层物理网络的抽象化,另一类则是通过VNP产生虚拟网络请求分段,再在每个InP上利用网络增广图分别进行映射㊂在分布式多域映射算法中,根据映射算法的目标不同,可以分为基于市场的分布式映射和基于竞价的分布式映射㊂2.1 集中式多域映射算法2.1.1 基于拓扑结构(1)抽象化映射㊂有文献提出了将多域物理资源抽象化,从而使其看起来像是一个平面的网络底层结构㊂Vaishnavi等在文献[11]中扩展了该思想,提出了更先进的算法,从而使映射包括计算能力㊁存储以及网络资源的整个底层网络,将每个物理域看作是一个伪节点[12](pseu⁃do-node)㊂抽象化完成后得到的伪图即可认为是一个正常的物理网络图,并且可以利用任何现存的虚拟网络映射算法对其进行映射,从而使得现存的映射算法仅需要少许改动即可重复使用㊂除了文献[11]外,Baldine等[13]也提出了一种将底层网络提供商抽象化成节点的机制㊂基于虚拟图的min k-cut,将虚拟网络分解成子请求,尝试对每个子集使用子图同构算法,该过程如果失败则会重复进行㊂但其并没有给出算法实际的仿真结果,算法计算过程复杂,需要后续优化,并且没有考虑映射时间,静态的启发式算法对于动态环境也是不合适的㊂(2)机制化映射㊂与抽象化映射不同,机制化映射在完成虚拟网络请求分解后,需要利用每个InP的域内拓扑信息,一般会在虚拟网络请求分段映射中利用增广图以获取映射最优解,代表性的算法如下:Shen Meng等[7]针对多域映射问题,提出采用一种估算方案来处理未知的域内拓扑,生成增广的网络图来协调节点映射和链路映射的方案,可以在多项式时间内解决虚拟网络请求㊂Leivadeas等[14]为了解决多域资源映射固有的复杂性及可扩展性等问题,提出了一种请求分解方案 基于迭代本地搜索的元启发式算法,以一种能促进下一步虚拟链路映射到底层路径的方式,将虚拟节点映射到底层物理节点,进而实现成本的有效性,并且有助于在线分解网络云环境中云服务提供商之间的用户请求㊂之后,Li Shuopeng等[15-16]着重考虑域内链路与域间对等链路的联合关系,协调并最优化域内和域间链路的映射㊂文中提出的算法在VN请求接受率㊁网络资源利用率以及收益方面都优于文献[7]中提出的方法,在现存的网络结构上更容易部署㊂2.1.2 基于流量矩阵现有的集中式多域映射算法都将所处理的虚拟网络拓扑请求假设为无相加权图[17],虚拟网络拓扑会在虚拟网络映射中引入不必要的限制,利用虚拟网络拓扑的方式缺乏现实性[18]㊂从另一方面来说,服务提供商SPs也更希望将虚拟网络请求以一个较为抽象的形态进行分发,从而排除对任何虚拟网络拓扑特性的依赖㊂因此,在文献[19]中,主要研究方向为有限信息披露下的多域VNE问题㊂文章讨论了VNP对底层物理网络资源的可见性,提出了基于流量矩阵的虚拟网络映射架构,从而能够利用线性整数规划解决虚拟网络请求分解问题㊂为了克服文献[19]中虚拟网络请求分解和域内资源分配问题所耗费的大量时间复杂度的不足,Di⁃etrich等[8]虽然也是采用流量矩阵来描述虚拟网络,但是放宽了在虚拟网络请求分解中的整数限制,从而降低了时间复杂度;放宽了域内资源分配中的整数限制,从而减少了运行时间㊂然而上述算法缺乏对多域映射的有效性的考虑,于是Guo Kailing等[20]对此进行改进㊂在虚拟网络请求分解阶段,他们继承了Dietrich利用流量矩阵描述虚拟网络的思想,随后采用一种基于粒子群优化算法的启发式虚拟网络请求分解方法㊂与Dietrich提出的算法相比,该算法可以增加虚拟网络请求分解的有效性,其运行时间随虚拟请求节点的增加呈线性增加㊂2.1.3 基于演进算法近年来,研究者利用蚁群优化㊁颗粒群优化[21-23]㊁遗传算法[24]等演进算法,有效地解决了计算复杂的问题,这些问题包括调度问题㊁最小重量三角测量问题㊁二次阻塞分派问题等㊂因此针对虚拟网络映射问题,也可以利用演进算法进行解决㊂例如,文献[25]使用颗粒群优化算法,在平均收益㊁虚拟网络请求接收率的性能上优于Chowdhury等[26]提出的协调节点链路映射算法㊂文献[27]通过引入基于蚁群优化的元启发式算法,在服务质量QoS的性能上达到了最优化㊂文献[28]根据节点排序方法产生基于成本-带宽和基于马尔可夫随机游走的两类遗传算法,与文献[25]中的颗粒群优化算法相比,它们在底层网络提供商InPs的平均收益㊁请求接收率及收益成本比率等参数上具有更好的性能㊂Isha等[29]提出利用遗传算法来解决多域虚拟网㊃631㊃ 计算机技术与发展 第28卷络映射问题,是当前应用演进算法解决多域映射问题的首次尝试㊂该算法与文献[30]中Houidi等提出的动态适应性映射算法相比,通过最大化底层网络的剩余资源,从而允许InPs具有更大的能力承载其他的虚拟网络请求,最终增加底层网络的利用率及InPs的收入㊂在上一节基于流量矩阵进行多域映射中,Guo Kailing等[21]也利用了基于粒子群优化的演进算法对虚拟网络请求进行分解,从而增加虚拟网络请求分解的有效性㊂因此,也可以将其归为基于演进算法进行多域虚拟网络映射一类㊂2.2 分布式多域映射算法2.2.1 基于市场的分布式多域映射算法Chowdhury等在文献[9]中引入了PolyViNE,是一个基于策略的端到端虚拟网络映射架构,可以用一个全局分布式的方式对跨越多个InPs的虚拟网络进行映射,同时能允许每个相关InP在各自的映射域内执行自己的映射策略㊂PolyViNE中很重要的一步就是转发(forwarding),如果一个InP只能部分映射一个VN请求,那么它会在控制网络中,将剩余的请求转发给别的InPs,以完成整个VN请求㊂该方案通过运用经济学的market-based机制,在映射过程中的每一步都进行重复投标,以保证每个InP都能提供具有竞争性的价格,从而最小化SP的成本㊂Yahaya等在文献[31]中也运用经济学基于市场的market-based机制,通过在参与的InPs之间进行协商自动地执行QoS策略,也允许域内策略的执行,这与PolyViNE类似㊂但是两者的区别在于,前者只关注映射简单的路径,而PolyViNE则致力于映射更复杂的虚拟网路请求㊂基于对底层网络提供商InPs的隐私信息保护, Toru Mano等借鉴文献[32]中安全多方计算(multi-party computation,MPC)的思想,在文献[33]中使用一个MPC排序算法得到各个InP映射价格的排序,SP 通过价格顺序选择能够映射整个虚拟网络的价格最优的映射方案㊂该方案是在运行时间和解的准确性之间的折中,因此得到的映射解是近似最优解,但是它有效地解决了大规模虚拟网络请求下进行快速㊁有效映射的实际问题,同时保护了各个InPs的机密信息㊂2.2.2 基于竞价的分布式多域映射算法Esposito等[10]针对虚拟网络映射分配问题,借鉴了有关一致性资源分配的文献,提出一种一般性的分布式一致性竞价机制(consensus-based auction mecha⁃nism for distributed slice embedding,CAD)㊂该算法的一般性在于通过调节策略,可以根据对应的分布式模型,支持广泛的应用和提供商的目标㊂算法过程如图图3 CAD算法过程文章通过将CAD映射方案与两个现存的分布式解决方案进行对比(PolyViNE[9]和分布式VNE算法[34]),发现一致性竞价机制具有更好的收敛特性和资源利用率㊂并且,作者证实了通过合理的策略设计, CAD算法可以适应不同SP和InPs的映射目标,从而为多域网络虚拟化提供了灵活的资源分配方案㊂Esposito以CAD算法为基础,在文献中又补充了分布式路径竞价机制(path auction for distributed em⁃bedding,PAD)㊂在CAD的基础上要求物理节点尽可能承载邻近的虚拟节点,从而使得每条虚拟链路能够在单独的物理链路上分配资源,而不是被分配在任意一条无回路的物理路径上㊂这样做的好处在于,可以避免在无回路的物理路径上映射虚拟链路时引入中介物理节点㊂与文献[10]中的CAD算法相比,当需要映射的虚拟链路数量较大时,PAD具有更高的虚拟网络请求接收率㊂Zaheer等在文献[35]中,依靠虚拟资源竞价(auc⁃tion)的真实性,提出了V-Mart架构,利用两步Vick⁃rey竞价模型,为VNP和InPs提供一个开放的市场模型以及一个公平的竞争环境㊂通过在参与的InPs之间进行竞价和协商,进行虚拟网络请求分解,解决多域虚拟网络映射问题㊂但是与文献[10]相比,V-Mart 不能保证本地和InP之间的策略执行以及整体的资源利用率㊂Hausheer等在文献[36]中也运用基于竞价的机制,在网络虚拟化环境中进行资源交易,但只是基本解决了虚拟链路竞价问题㊂Flavio Esposito等在文献[37]中,提出一种基于策略的(policy-based)虚拟网络映射架构VINEA㊂该算法的主要优点是将策略(高层目标)与底层映射机制(资源发现㊁虚拟网络映射㊁在物理网络上的分配)分离开,可以包含现存的映射方法,并且仅通过实例化㊃731㊃ 第7期 王 轩等:多域虚拟网络映射算法研究不同的策略就可以将其用于设计适用于不同场景的虚拟网络映射解决方案㊂由于VINEA算法也是在一致性协商的基础上,以最大化底层物理网络的使用率为目标,从而最大化InPs的收入,这与作者和Zaheer等在文献[35-36]中提出的算法是一致的,因此文中也将VINEA算法归类为基于竞价的分布式多域映射㊂表1为不同分类下典型算法的总结㊂表1 典型算法总结网络架构分类特点代表性文献关键方法集中式基于拓扑结构基于流量矩阵基于演进算法抽象化[11,13]将底层物理网络抽象为伪节点机制化[7,14-16]通过增广图进行节点和链路映射增强VN分解和映射的灵活性[8,19-20]有限信息披露下的精确解和启发解短时间内解决计算复杂问题[20,25,28-29]遗传算法㊁颗粒群算法分布式基于市场基于市场竞争最小化服务提供商成本[9,31]PolyViNE中的递归/迭代转发基于竞价基于竞价机制最大化底层网络利用率及收益[10,35,37]一般性的一致性竞价机制CAD3摇结束语文中对当前多域虚拟网络映射算法进行了重点研究,从不同角度对现有几种主要的多域虚拟网络映射算法进行了系统分类,然后详细介绍了每种分类下的典型算法,并深入分析了各类算法的优缺点㊂当前多域虚拟网络映射算法在虚拟网络请求接收率㊁网络资源利用率以及映射成本及收益等性能指标上都可以达到最优或者次优的映射结果,通过对底层网络的抽象化以及演进算法等方案也可以在解的准确性和运算时间上达到折中,但多域映射的研究仍旧有很大的发展空间,未来的研究方向可以关注以下两个方面:(1)集中式多域映射:VNP从InPs获取的信息量越多,映射求解时间则越长,但是解的准确性也会随之增加,这需要映射算法进行平衡;在有限信息披露下的多域映射问题处理的是静态资源信息,而在实际的虚拟网络映射中,需要能根据当前网络资源的变化动态调整参数的自适应映射算法,对虚拟网络请求进行重映射,从而提高底层物理网络的利用率以及虚拟网络请求接收率㊂(2)分布式多域映射:映射算法中的价格模型㊁各个InPs之间的交互㊁信誉管理以及如何对参与的InPs 给予一定的激励策略等问题仍旧有很大的研究空间;映射算法的扩展性㊁稳定性需要在具有不同域内虚拟网络映射算法的InPs之间,通过更大的仿真和分布式实验进行探究㊂参考文献:[1] FISCHER A,BOTERO J F,BECK M T,et al.Virtual net⁃work embedding:a survey[J].IEEE Communications Sur⁃veys&Tutorials,2013,15(4):1888-1906.[2] MIJUMBI R,SERRAT J,GORRICHO J,et al.A path gener⁃ation approach 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有线网络中虚拟网络映射算法研究
第34卷第5期2017年5月计算机应用研究Application Research ofComputersVol . 34 No . 5May 2017有线网络中虚拟网络映射算法研究#胡帅，杨龙祥(南京邮电大学通信与信息工程学院，南京210003)摘要：网络虚拟化是未来网络的关键技术之一，有助于克服当前网络的“僵化”问题，能够在无须对当前网络 架构进行巨大改变的基础上配置新的网络协议和服务，实现多个虚拟网络共存于一个物理网络上，由此产生了 新的问题，如何将有限的物理资源合理分配给不同的虚拟网络，即虚拟网络映射问题。
根据网络环境，分为有线 网络和无线网络下的虚拟网络映射。
其中，有线网络下的映射是研究虚拟网络映射问题的基础和重点，已有大 量算法提出。
为了给该问题的研究提供一个全面的视野，从问题定义、存在挑战、映射目标方面对有线网络中虚 拟网络映射算法进行综述，根据算法的不同特点进行分类，重点介绍几种典型的算法并进行比较总结，最后指出 未来的研究趋势。
关键词：网络架构；网络虚拟化；虚拟网络；虚拟网络映射；映射算法中图分类号：T P 393.01文献标志码：A文章编号：1001-3695(2017)05-1281-06d o i ： 10. 3969/j. issn. 1001-3695. 2017. 05. 001Research on virtual network embedding in wired networkH u S h u a i，Y ang Longxiang{College o f Communication & Information Engineering，Nanjing University o f Posts & Telecommunications，Nanjing 210003，China)A b s tra c t ： N etw ork virtu a liz a tio n is recognized as a key technology fo r the fu tu re Interne t. It helps to overcome the ossification problem on thecurrentnetw orkandcanevaluate newprotocols andservicesw ith o u t theneedtocurrent netw ork architectu re. A s a re s u lt, m u ltip le v irtu a l networks ( V N s ) share the same ph ysica l netw ork and new problem occurs w hich is how to allocate lim ite d ph ysica l resources to m u ltip le VN s in a reasonable and effective w a y,n a m e ly v irtu a l netw ork em bedding ( V N E ) problem. A cco rd in g to the netw ork e n viro n m e n t, V N E includ es em bedding in w ired netw ork and in wireless netw ork. V N E inw ired network; isthefoundationandthekeyo f V N Eproblem. Alo tTo provide a com prehensive view o f the p ro b le m ，this paper presented a survey o f current V N E algorithm s in w ired netw ork from the aspects o f the d e fin itio n o f thep ro b le m ，the challenges and em bedding objects. It proposed the classificatio n o f V Nrith m s according to th e ir characteristicsand com paredseveral ty p ic a l V N E algorithm s.A tla s t,itdiscussed thetrends.K e y w o r d s ： netw ork architectu re ； netw ork virtu a liz a tio n ； v irtu a l netw ork ； v irtu a l netw ork em bedding ； em bedding algorithm s〇引言网络虚拟化[1]是未来网络研究的主要方向，有助于克服 当前网络的“僵化”问题，用于评估新的网络协议和服务。
网络虚拟化映射算法研究
网络虚拟化映射算法研究作为一个可以解决现有互联网僵化问题的利器,网络虚拟化技术在学术界和工业界吸引了越来越多的关注。
为了将网络虚拟化技术融入下一代互联网架构中,需要克服一个严峻的挑战,即将多个异构的虚拟网络同时映射至底层共用的基础设施中。
这个问题被称为虚拟网络映射问题。
由于存在多个维度的资源限制,虚拟网络映射问题属于NP困难问题,相关的解决方案大多依赖于启发式算法。
本文专注于虚拟网络映射算法的改进,主要工作包括以下四个方面：(一)对虚拟网络映射算法的最新进展做了详细的综述,并将现有的映射算法进行分类。
现有的映射算法可以分为基于单个基础设施提供商的算法和基于多个基础设施提供商的算法。
基于单个基础设施提供商的算法可以进一步按问题空间是否受限和映射过程是否完整进行细分；基于多个基础设施提供商的算法可以根据水平维度和垂直维度进行细分;在文章的结论部分,对该领域的研究方向提出了展望。
(二)提出了基于截止时间优先的混合式虚拟网络映射算法。
不限制问题空间的映射算法可以细分为一阶段的映射算法和两阶段的映射算法,这两类算法各有优劣。
通过k核分解技术,将虚拟网络划分为核心网络和边缘网络,并在这两类子网中分别应用两阶段的映射算法和一阶段的映射算法。
此外,当一个虚拟网络请求的生命周期结束时,底层物理网络将释放其占用的资源。
结合这个特点,使用基于截止时间优先的队列调度机制,进一步改进了映射算法的性能。
(三)提出了基于贝叶斯网络推理的拓扑感知型映射算法。
基于马尔科夫随机游走模型,拓扑感知型的虚拟网络映射算法对节点的资源能力进行排名,通过改变节点之间的匹配关系,改进映射算法的性能。
然而,节点排名采用的资源评价标准并不合理。
此外,由于忽视了已选节点对待选节点的影响,节点的贪婪匹配映射规则会导致不必要的带宽浪费。
因此,本文从统计学的角度重新思考虚拟网络的映射过程,通过收集虚拟网络映射的历史信息,生成两个关联矩阵,分别代表底层网络中节点的重要度和节点之间的关联度。
虚拟网络映射研究共27页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
虚拟网络映射研究
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
虚拟网络映射算法
虚拟网络映射问题1网络虚拟化概述网络虚拟化技术是指：通过抽象、分配、隔离机制，在一个公共物理网络(Substrate Network,SN)上支持多个虚拟网络，各个虚拟网络可以使用相互独立的协议体系，并能够根据动态变化的用户需求对整个网络中的节点资源和链路资源进行合理配。
每一个虚拟网络是底层网络的一份资源片，它由虚拟节点(例如，虚拟路由器)和虚拟链路组成。
网络虚拟化的优势之一是支持多个异构的网络架构共亨物理基础设施。
网络虚拟化环境与当前Internet的最大区别就在于：当前的Internet仅仅由互联网服务提供商(ISP)一个角色组成，而网络虚拟化环境由两个不同的角色组成，即基础设施提供商(Infrastrueture Providers,InP)和服务提供商(Service Providers,SP)。
当前网络环境中ISP不仅提供物理的基础设施，而且直接为用户提供相应的网络服务来满足终端用户需求。
然而在网络虚拟化环境中把服务提供从ISP中解耦出来,新增了服务提供商(SP)和虚拟网络提供商(VNP)两个角色，而原来的ISP只负责提供并管理底层网络设备成为网络基础设施提供商(InP)，由SP代替它负责网络服务的运营。
其中VNP相当于中间商或经纪人(Broker)为SP代理构建虚拟网络的服务。
2网络虚拟化模型图1展示了现有网络模型向网络虚拟化环境下的模型的转变：在网络虚拟化的环境中，基础设施层由各个基础设施提供商(InP)建造和部署的物理网络组成，这些底层的物理网络包括大量支持虚拟化的可编程节点，例如可重构的虚拟路由器、服务器及终端等。
InP通过将底层网络资源虚拟化为多个“切片”的资源，然后对虚拟化的资源以统一描述方式将底层资源的细节屏蔽，为上层提供统一的虚拟资源抽象SP通过中间商Broker向InP申请和“租赁”物理资源，构建独立的虚拟网络，并在该虚拟网络上部署自己的网络架构，运行独立的定制协议，来为用户提供服务。
无线环境下的虚拟网络映射算法研究
第 ４期
பைடு நூலகம்计 算 机 技 术 与 发 展
Ｃ ＯＭＰＵ ｒ ＥＲ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ０ＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ ０ＰＭＥＮ Ｔ
２ ０ １ ７年 ４月
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎｏ． ４ Ａｐ ｒ ． ２０１ ７
无线 环 境 下 的虚 拟 网络 映射 算 法 研 究
Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｃ ｅ ｎ ａ ｒ ｉ ｏ ｓ
Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｘｉ ｎ， ＹＡＮＧ Ｌｏ ｎ ｇ－ ｘｉ ａ ｎ ｇ， Ｗ Ｕ Ｍｅ ｎ ｇ－ｔ ｉ ｎ ｇ
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第 ４ ２ 卷
第 ２ 期
计
算
机
科
学
２ ０ １ ５ 年 ２月
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ２ Ｆｅ ｂ ２ ０ １ ５
虚 拟 网映 射 竞 争 算 法设 计 与 分 析
余建 军 吴 春 明
（ 浙江 大学 人工 智 能研 究所
分析 。 实验 表 明 ， 所 提 出的 算 法 能提 高 物 理 网资 源 的 负载 均 衡 度 和利 用 率 ， 从 而提 高 了虚 拟 网 构 建 请 求 的 接 受 率 和 物
理 网提 供 商 的 收 益 。
关键词
虚拟 网映射 ， 链路 映射 ， 原始对偶 方法 ， 竞争算 法
ＴＰ ３ ９ ３ 文献标识码 Ａ Ｄ ＯＩ １ ０ ． １ １ ８ ９ ６ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — １ ３ ７ ） 己２ ０ １ ５ ． ２ ． ０ ０ ７
ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｄ ｎ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ｎ ｃ ｅ ｃ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｐ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｔ ｏ ｆ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ．
摘 要
杭州 ３ １ ０ ０ ２ ７ ） （ 衢 州 职 业技术 学 院 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ）
对 网络 虚拟化技 术 中的虚拟 网映射 问题及 其研 究现状进 行 了介绍 ， 针对虚拟 节点映射 已知 且物理 网不 支持
路 径分割的虚拟 网映射 问题 ， 提 出以物理 网提供商收益 最大化 为 目标 的虚拟 网映射竞争算 法， 并给 出了算法的竞争 比
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｉ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ — ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ． Ｆｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ｋ ｎ ｏ ｗｎ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｏ ｄ ｅ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｂ ｕ ｔ ｎ ｏ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｏ ｆ ｐ ａ ｔ ｈ ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ｙ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｎｄ Ａｎ ａｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｖｉ ｒ ｔ ｕａ ｌ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ Ｍａ ｐ ｐｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｍｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈｍｓ
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