【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求的快速變化,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的弊端逐漸顯現(xiàn),已無法滿足用戶多樣性及靈活性的服務(wù)需求。新興的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)技術(shù),為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)軟硬件耦合嚴(yán)重等問題提供了有效的解決思路,NFV中基于軟件化的網(wǎng)絡(luò)功能能夠靈活地滿足多樣化的用戶需求,但也帶來了諸多的挑戰(zhàn)。由于NFV是在商用的通用設(shè)備上基于虛擬化技術(shù)實現(xiàn)專用設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能,會帶來可靠性下降等問題。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請求的處理過程中,保證承載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性尤為重要。本文依托于國家自然科學(xué)基金項目“虛擬網(wǎng)自適應(yīng)管理技術(shù)研究”,針對NFV中服務(wù)功能鏈的構(gòu)建及處理過程中如何提高可靠性的問題,進(jìn)行了三部分研究:首先是響應(yīng)用戶請求時如何構(gòu)建一個可靠性較高且資源消耗較少的服務(wù)功能鏈拓?fù)?由于任何網(wǎng)絡(luò)均由節(jié)點和鏈路構(gòu)成,由NFV定義的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也是如此,承載服務(wù)的服務(wù)功能鏈也是由節(jié)點和鏈路組成,故本文第二、第三章分別研究在節(jié)點和鏈路故障時如何提高可靠性,并在提高可靠性的基礎(chǔ)上降低資源消耗的方法。本課題的主要研究工作如下:1.針對NFV中服務(wù)功能鏈高可靠低消耗構(gòu)建問題,基于虛擬網(wǎng)絡(luò)功能可組合性,提出構(gòu)建可靠性較高且資源消耗較低的服務(wù)功能鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)策略。首先通過虛擬網(wǎng)絡(luò)功能組合后減少部署節(jié)點來提高服務(wù)功能鏈可靠性,但組合后部署節(jié)點的變化可能會增加帶寬資源消耗;其次,闡述虛擬網(wǎng)絡(luò)功能組合帶來的可靠性和資源消耗之間的博弈關(guān)系,建立網(wǎng)絡(luò)模型,提出關(guān)鍵子拓?fù)溆成浞答伒牟呗詠順?gòu)建最優(yōu)服務(wù)功能鏈拓?fù)?最后通過仿真實驗對比,證明所提出的策略能夠有效地提高服務(wù)功能鏈的可靠性,同時相比可靠性相當(dāng)?shù)慕M合未反饋策略,所提方法可節(jié)省約20%的資源消耗。2.針對NFV中虛擬網(wǎng)絡(luò)功能故障保護(hù)時資源消耗過多的問題,提出了一種搜索關(guān)鍵虛擬網(wǎng)絡(luò)功能并只對其備份的保護(hù)優(yōu)化策略。首先闡述了虛擬網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點故障保護(hù)問題,建立可靠性模型,提出搜索備份關(guān)鍵虛擬網(wǎng)絡(luò)功能策略解決該問題;其次設(shè)定評判標(biāo)準(zhǔn)來挑選關(guān)鍵虛擬網(wǎng)絡(luò)功能,針對故障節(jié)點個數(shù)不同分別提出兩種節(jié)點搜索算法,挑選出關(guān)鍵的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能并對其進(jìn)行冗余備份,以保證服務(wù)功能鏈的可靠性;最后仿真結(jié)果表明,所提策略能夠有效地提高可靠性。同時與GREP方法對比,在可靠性相當(dāng)?shù)耐瑫r最大能夠減少約12%資源消耗,從而最大提高約11%服務(wù)請求接收率。3.針對NFV中單鏈路故障保護(hù)問題,提出了通過添加備份拓?fù)洳⑵浜喕牟呗?實現(xiàn)在提高可靠性的基礎(chǔ)上最小化帶寬資源消耗。首先對服務(wù)功能鏈處理過程進(jìn)行建模;其次引入備份拓?fù)?按照服務(wù)路徑是否可分離,分別提出了兩種最優(yōu)備份拓?fù)渖伤惴?最后實驗結(jié)果表明,該策略及簡化算法能夠在保證服務(wù)需要的可靠性的前提下,消耗資源相對最少。與可靠性相當(dāng)?shù)腎-S算法相比,最大能節(jié)省7%的資源開銷。
【圖文】：

圖 8 總的資源消耗情況底層節(jié)點使用情況務(wù)請求的增多即服務(wù)功能鏈的增多，會占用更多的底層節(jié)點，從而及網(wǎng)絡(luò)功能。但由于底層節(jié)點個數(shù)的限制，隨著 SFC 請求個數(shù)的增點逐漸增多，最終趨于底層節(jié)點總數(shù)。圖 9 為底層節(jié)點個數(shù)使用情合方式的方法，可減少底層節(jié)點的使用個數(shù)，CSMF 策略會放棄部而 CSMNF 策略組合所有可組合的 VNF 節(jié)點。組合后的 VNF 可映故 CSMNF 策略占用最少的底層節(jié)點。

圖 8 總的資源消耗情況） 底層節(jié)點使用情況服務(wù)請求的增多即服務(wù)功能鏈的增多，會占用更多的底層節(jié)點，從而提源及網(wǎng)絡(luò)功能。但由于底層節(jié)點個數(shù)的限制，隨著 SFC 請求個數(shù)的增多節(jié)點逐漸增多，最終趨于底層節(jié)點總數(shù)。圖 9 為底層節(jié)點個數(shù)使用情況組合方式的方法，可減少底層節(jié)點的使用個數(shù)，，CSMF 策略會放棄部分，而 CSMNF 策略組合所有可組合的 VNF 節(jié)點。組合后的 VNF 可映射，故 CSMNF 策略占用最少的底層節(jié)點。
【學(xué)位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.09

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2711182