服务功能链的跨域映射算法研究

摘要

网络功能虚拟化将网络功能从物理设备中解耦合出来，大幅度减少成本和运营开销，受到学术界和工业界的广泛关注。然而受服务请求中的网络功能顺序和位置等约束限制,网络功能提供商在映射服务功能链时面临着很大挑战，因此研究服务功能链映射问题具有重要意义。一方面，目前大多数服务功能链映射研究主要集中在单域网络中，少数多域环境中的映射算法复杂且耗时长。另一方面，电能消耗作为重要的指标，对网络功能运营商有着重要的意义，但是目前还没有学者研究多域网络中服务功能链映射的电能开销问题。因此，本文主要深入分析这两个问题并提出解决方案，主要的贡献及技术创新点如下： （1）针对服务功能链快速响应跨域映射问题，为了不违背多域网络的隐私性，通过收集物理网络公有信息，利用全网聚合技术将物理网络抽象成规模更小的抽象拓扑。基于抽象拓扑，可以计算出服务功能链源点到目的点之间的抽象路径，而每条抽象路径上便可能生成该服务功能链的跨域映射方案。在每条抽象路径上，本文提出平均切分和按权切分两种服务功能链切分方案，使得服务功能链上的虚拟网络功能能够均衡地分配到抽象路径上的各个域中。在各个域中，本文也提出以降低时延和实现网络负载均衡为目标的子链映射算法。当映射方案部署不成功时，文章利用反馈思想再次切分服务功能链。最后，服务功能链上各个虚拟网络功能确定物理部署点后，本文设计带宽优化算法来调整部署点位置，从而降低带宽开销。经仿真测试验证，该算法能够在不违背多域网络隐私的前提下，大大缩短服务功能链跨域映射响应时间，同时映射方案的映射成本和传输时延也得到优化。 （2）针对服务功能链跨域映射的电能开销问题，本文首次系统性分析服务功能链在跨域映射时的电能开销，提出该问题的整数线性规划模型，并给出该模型在多域网络中的求解方案并分析其复杂度。此外，文章拓展点聚合技术，并提出以节约电能为目标的服务功能链跨域映射算法。经仿真测试验证，该算法能够在不违背多域网络隐私条件下，大大降低电能开销，并缩短映射算法的请求响应时间。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究现状

1.1.1 服务功能链单域映射研究现状

1.1.2 服务功能链跨域映射研究现状

1.1.3 网络节能优化研究现状

1.2 课题背景和研究意义

1.3 课题关键技术和创新点

1.4 论文组织结构

第二章 服务功能链相关技术

2.1 网络功能虚拟化

2.1.1 网络功能虚拟化定义

2.1.2 网络功能虚拟化架构

2.2 虚拟网络

2.2.1 虚拟网络映射概述

2.2.2 虚拟网络单域映射

2.2.3 虚拟网络跨域映射

2.3 服务功能链

2.3.1 服务功能链概念

2.3.2 服务功能链单域映射

2.3.3 服务功能链跨域映射

2.4 本章小结

第三章 跨域服务功能链高效映射算法研究

3.1 问题描述

3.2.1 SFC请求

3.2.2 底层物理网络

3.2.3 抽象网络

3.3全网聚合技术（Full mesh aggregation,FMA）

3.4 跨域SFC映射

3.4.1 虚拟网络功能部署

3.4.2 虚拟链路映射

3.5.1 算法描述

3.5.2 SFCM_AMD算法应用示例

3.6 算法仿真分析

3.6.1 仿真环境介绍

3.6.2 SFC请求跨域映射性能指标

3.6.3 仿真结果与分析

3.7 本章小结

第四章 跨域服务功能链电能感知映射算法研究

4.1 问题描述

4.2 模型定义

4.2.1 在线SFC请求

4.2.2 物理网络

4.2.3 域级功能图

4.2.4 域内功能图

4.3 扩展点聚合技术

4.4.1 电能消耗定义

4.4.2 目标函数

4.4.3 约束条件

4.4.4 复杂度分析

4.5 启发式算法设计

4.5.1 单个SFC请求跨域映射算法

4.5.2 多个SFC请求跨域映射

4.6 算法仿真分析

4.6.1 仿真环境介绍

4.6.2 仿真性能指标

4.6.3 仿真结果及分析

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果