虚拟网络的高效和可靠映射算法研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目虚拟网络的高效和可靠映射算法研究学科专业通信与信息系统学号200911010109作者姓名狄浩指导教师李乐民教授博导万方数据分类号密级注1UDC学位论文虚拟网络的高效和可靠映射算法研究（题名和副题名）狄浩（作者姓名）指导教师李乐民教授博导电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业通信与信息系统提交论文日期2013.09.29论文答辩日期2013.12.04学位授

2、予单位和日期电子科技大学2013年12月24日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONEFFICIENTANDRELIABLEVIRTUALNETWORKMAPPINGALGORITHMSADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:DiHaoAdvisor:Prof.LiLemin(Academician)Schoo

3、l:SchoolofCommunicationsandInformationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

4、盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要网络虚拟化在底层基础设施上抽象出多个相互独立的虚拟网络，不同的虚拟网络可以使用不同的网络技术和构架。由此可以克服当前网络僵化，即部署全新网络技术不灵活的问题。另外，多个虚拟网络共享相同的底层基础设施，由此可以更有效和灵活地利用底层资源，是云计算的关键技术。将底层（节点）计算和（链路）通信资源分配给虚拟网络是部署虚拟网络的基础。虚拟网络

5、是由虚拟节点和虚拟链路构成，其中虚拟节点有计算资源（如CPU）需求且虚拟链路有带宽需求。虚拟网络的资源分配，即虚拟网络映射就是指将虚拟节点和虚拟链路映射到哪些底层节点和底层路径上。本文研究了基本的虚拟网络映射、跨域（管理域和数据中心）虚拟网络映射和可靠虚拟网络映射，并为相应的问题提出了相比现有算法，映射成本（即资源成本）、运行时间或服务质量更好的算法。基本的虚拟网络映射是指给定虚拟网络请求和底层基础设施，采用集中式的方法用最小的资源成本完成虚拟网络到底层基础设施的映射。虚拟网络映射问题是NP-hard，需要启发式算法求解。目前知名的vnmFlib算法基于同构图搜索寻找虚

6、拟网络在底层基础设施上的可行映射。vnmFlib算法内部基于不同的设置，存在或是运行时间较长或是映射成本较高的缺点。本文提出了vnmFlib的改进算法Improved-vnmFlib，通过预估成本来引导映射，令Improved-vnmFlib算法同时具有运行时间短和映射成本低的优点，即更高效。相比基本虚拟网络映射，跨域虚拟网络映射问题中底层基础设施的构成更加复杂。本文研究了给定虚拟网络请求和多管理域构成的底层基础设施，以优化全局映射价格和服务质量为目标完成虚拟网络的跨域映射。其中，由于底层的每个管理域不公开域内的拓扑和资源信息，所以需要采用分布式的方法完成映射。现有的跨

7、域映射方法都是先在不同的管理域内完成虚拟网络子图的映射，再为端点在不同域中的虚拟链路建立跨域路径，该类方法缺少全局视角以优化全局映射表现。本文提出了全局映射价格更低且服务质量更好，即更高效的跨域虚拟网络映射框架MD-VNM（MultipleDomainVirtualNetworkMapping）。MD-VNM通过不同管理域提供的候选映射，建立出一个全局视角，令候选映射的选择可以考虑到全局的映射表现。另外，本文还研究了给定虚拟网络请求和多数据中心构成的底层基础设施，以最小化成本为目标完成虚拟网络映射。其中，数据中心通过广域网互联，且数I万方