[发明专利]一种基于多粒度抽象理论的虚拟网络构建方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及模拟仿真技术领域，特别是一种基于数学模型、软件模拟、虚拟仿真、实物实现的多粒度无感融合的虚拟网络构建技术。

背景技术

以下是本领域中的一些名词解释，其使用范围仅限于本发明：

网络资源：是将网络的各个组成部分抽象为网络资源，为用户所使用。即使当今互联网的组成方式多种多样，但仍可将网络资源抽象为以下几个关键概念：

终端主机：即终端机器，包括便携式笔记本电脑、服务器、台式机等。

网络设备：即路由器、交换机等连接各终端主机的网络设备。

网络链路：即连接节点与网络设备的通信链路。

虚拟网络资源：由网络仿真平台通过不同的技术实现，向用户提供与实际网络高度相似的网络资源。其实现方式包括数学模型实现、模拟技术实现、仿真技术实现、实物设备实现。

多粒度：将网络资源进行划分，分别由数学模型抽象实现、模拟技术实现、仿真技术实现、实物设备实现，并可自定义分配采用不同技术实现的比例，突破单粒度方式在构建成本及真实性上的矛盾限制，以提供多粒度的网络仿真实现方式，向使用者提供可承受代价下的真实性最大化的虚拟网络环境。

计算机网络由最初的军事专用再到教育、科研领域的应用直至如今千家万户的普及，其发展过程呈现出规模不断扩大、复杂性不断增强、网络环境日益灵活多变、网络安全问题日益突出等特点。复杂网络环境下的应用如网络空间安全性、相关网络工具有效性等很难在实际的网络中对其进行充分有效的测试、验证和评估。军事、教育、科研、互联网应用等领域均需要模拟出能够满足各系统测试与评估所需的复杂、多样、灵活的网络环境。

目前常见的虚拟网络仿真平台所使用的方法包括：数学模型（analytical model）、模拟（Simulation）、仿真（Emulation）、真实网络（Live Networks）等。

数学模型：试图通过数学方法建立网络的模型，运用数学工具推导网络协议与应用的可行性与有效性；

模拟方法：通过软件模拟网络中的各种行为并加以分析评估；

仿真方法：在一个可控环境中“复制”研究对象环境，通过加载实验负载对技术与产品进行测试；

真实网络：部署到真实的应用环境中，通过实际应用，并辅助以有效的监测工具来检验技术与产品的功能与性能。

作为研究网络行为的基础工具，最真实的仿真环境是全部利用实际设备进行仿真网络的搭建，但当需要仿真的网络规模较大时，环境搭建的成本就会随之增大，直至不可接受；为了降低成本，必须对环境中的部分属性进行一定程度的抽象（例如使用虚拟机、软路由、模拟等手段）。然而抽象程度越高，成本固然越低，但相应的真实性也随之下降。因此如何解决仿真平台构建成本与仿真真实性之间的矛盾，使之达到一个合适的平衡状态，是网络仿真平台研究中的一个关键问题。

目前的网络仿真平台主要采用基于NS2、Omnet++等全软件实现，这类实现技术成本极低，但其网络的真实性、可控性较差，不能网络仿真平台的高真实性需求。另一类典型的网络仿真平台全部采用虚拟机来实现虚拟网络的构建，提高了真实性，但规模上无法达到大规模网络环境仿真的需求，限制了虚拟网络的使用范围。

另外，基于以上网络模拟仿真技术实现的虚拟网络中节点间信息交互一般采用集中式管理的方式，即存在若干台集中管理器调度和获取虚拟网络中的所有流量等资源信息，虚拟网络拓扑结构中节点之间的信息交互全部集中到若干台集中管理器上，再由集中管理器转发到目的节点。集中式管理的虚拟网络系统的优势在于管理方式简单易行，便与控制，但其真实性与实际网络相比有较大的差别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多粒度抽象理论的虚拟网络构建系统及方法，用于解决仿真平台构建成本与仿真真实性之间存在矛盾的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于多粒度抽象理论的虚拟网络构建方法，包括：

步骤1，进行虚拟网络拓扑环境与应用场景配置；

步骤2，按照配置需求将配置转化为基于多粒度计算资源的虚拟化网络环境统一描述的配置文件；

步骤3，根据配置文件进行虚拟网络的场景解析，并对解析后的配置文件进行场景描述自动化分析；

步骤4，根据场景描述自动化分析结果，采用分布式无中心结构完成虚拟网络构建，实现不同虚拟仿真粒度节点间网络流量的无感融合。