基于网络虚拟化的雾计算设计与实现

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1、基于网络虚拟化的雾计算设计与实现DesignandImplementationofFogComputingBasedonNetworkFunctionVirtualization领域：电子与通信工程研究生：李雅轩指导教师：马永涛企业导师：崔永安天津大学微电子学院二零一七年五月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和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他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

2、了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要现在越来越多的应用连接到网络，网络的需求和实现越来越复杂。随着低碳信息经济的发展和云计算等网络技术及应用的兴起，网络虚拟化和雾计算技术成为近些年来国内外学者主要研究的热点

3、之一。作为新兴的网络技术，网络虚拟化和雾计算是解决当前互联网“僵化”问题的重要方案，基于网络虚拟化技术来整合和简化网络资源将成为未来互联网络建设的整体方向。本文研究了基于网络虚拟化的雾计算设计与实现。主要围绕数据通信网元中的路由器、防火墙和深度包检测，利用虚拟化技术，在X86通用平台上进行设计和实践。通过不同的二层虚拟交换设备，将不同的网元按照需求串联起来，以实现服务链模式，并通过一台主控虚拟机进行集中管理，再通过在主控虚拟机中运行不同的控制软件（例如Openstack和Web服务等）来实现系统的可视化、网元设备的可编程化和可定制化，以及网络拓扑的灵活化管理。除此之外，由于雾计

4、算从云端承担大量的负载运行在本地设备，同时数据通信领域对吞吐率、新建会话率和延迟等系统性能有极高的要求，本文对雾计算系统性能进行了相关优化，主要包括CPU、内存、网络I/O接口以及主机转发通道的优化等。关键词：虚拟化,网络虚拟化,雾计算,云计算万方数据ABSTRACTNowmoreandmoreapplicationsareconnectedtonetwork,andtheneedsandimplementationofnetworkarebecomingmoreandmorecomplicated.Withthedevelopmentoflowcarboninformatio

5、neconomyandtheemergenceofnetworktechnologiesandapplicationssuchascloudcomputing,NFV(NetworkFunctionVirtualization)andfogcomputingtechnologyhavebecomeoneofthefocusesofscholarsbothathomeandabroadinrecentyears.Asanewemergingnetworktechnology,NFVandfogcomputingareimportantsolutionstothecurrent"r

6、igid"problemoftheInternet,basedonNFVtechnologytointegrateandsimplifythenetworkresourceswillbecomethefuturedirectionoftheoverallconstructionoftheInternet.ThispaperstudiesthedesignandimplementationoffogcomputingbasedonNFV.Mainlyfocusingonthedatacommunicationnetworkelementsofrouter,firewallandd

7、eeppacketinspection,usingofvirtualizationtechnologyrunningontheX86generalplatformfordesignandpractice.Throughthedifferenttwolayervirtualswitchingequipment,differentnetworkelementsareconnectedondemandtoachievetheservicechainmodel,andamastervirtualma