[发明专利]一种虚拟网构造及优化方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种虚拟网构造及优化方法。

背景技术

计算机网络通常由大量的路由器、交换机和功能各异的网络中间件组成。为了有效管理网络，管理员根据当前网络所承载的业务(如：视频、语言、Web等)来制定各种策略，由于缺少可用工具，管理员需要将这些高级策略手动地转化为可被网络设备识别的低级配置命令，这项工作富有挑战性且极易出错。

对网络从业和研究人员而言，另一个几乎不能被克服的困难就是互联网的“僵化”问题。互联网的庞大部署规模，使得其成为社会中的关键基础设施，部署规模的不断扩张，随之而来的是互联网自身的演进和变革越来越困难，几十年前为解决基础互联问题而设计的互联网面对当前日新月异的各种显得越来越力不从心。

上述背景下，以IETF ForCES(Forwarding and Control Seperation，ForCES)为代表的可编程网络作为一种促进网络演化的手段被提出。而软件定义网络(Software Defined Network，SDN)是可编程网络的新形式，提供了一种新型的网络架构。SDN通过分离网络中的转发平面和控制平面，旨在简化网络管理、支持网络创新和演进，有望从根本上解决互联网的“僵化”问题。

网络虚拟化是转发与控制分离技术实现网络可编程的基础，它们一直来都是研究者重点关注的对象。根据服务部署的基本概念，SDN控制器收到服务链请求后，首先确定其所需的服务组件和组合方式，而后构建虚拟网并在虚拟网中为服务请求分配合适的路径进行服务部署。虚拟网是底层物理网在SDN控制器中的映射，具体的映射关系由转移矩阵确定。

虚拟网针对特定类型的服务而被构建，它并不是底层物理网的简单投影，底层物理网由具备服务提供能力的服务节点和提供路由传输的普通节点组成，而虚拟网只包含那些具有服务提供能力的节点，虚拟网中节点之间的链路不与底层物理网一一对应而只是一种逻辑上的连通。

虚拟网因服务请求而构建，多个相似的服务请求共用一个虚拟网。针对服务请求，为其提供服务路径是虚拟网的根本目的。服务请求的到来无法预测，虚拟网总是尽力满足它们的要求，理论上，虚拟网的拓扑越接近真实的物理网络，其满足服务请求的能力也越强。然而，实际的情况是，虚拟网的构建过程中，SDN控制器为减少物理节点和链路的查询次数，在满足已有服务请求的前提下，总是希望所构建的虚拟网越简单越好。因此，对于服务路径发现而言，一方面，如何在已有虚拟网的基础上，通过合理的路径查找算法，找到更多的服务路径以满足服务请求，另一方面，在路径查找算法无法找到更多路径的情况下，以最小的代价调整虚拟网，增加虚拟网中的可用路径数量，进一步满足更多的服务请求，是两个必须面对、且需要解决的问题。

对于一个服务请求，虚拟网中可能存在多条服务路径。然而，如果所构建的虚拟网由于没有包含足够的链路、所提供的服务路径数量相对有限，将影响服务请求的成功率；另一方面，由于一条服务路径只能连接一对终端，因此对于虚拟网而言，针对每条服务路径分配的服务节点数量越少越好，然而在一个最大链路数较低的虚拟网中受限于服务节点之间的候选链路数量不足，反而需要更多的服务节点，因此虚拟网构建过程中为防止上述问题的出现，我们反而需要更大的节点最大链路数，然而这不可避免地带来探测开销的快速增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种虚拟网构造及优化方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种虚拟网构造及优化方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)从物理网中选取具备服务提供能力的节点，构成服务节点集合(记作Set)；

步骤(2)虚拟网初始状态时，管理员针对Set中的每个节点设置最大链路数和邻居集合，其中邻居集合为空；

虚拟网记录了的信息包括：Set中每个节点的最大链路数、邻居集合、非邻居集合、节点能力、节点之间的链路带宽；

步骤(3)从Set中选取一个节点(记作P_i)，从P_i的邻居集合(记作Nbr(P_i))中选取一个节点(记作P_x)，以物理网为探测对象，探测从P_i到P_x的带宽和能力，将新探测到的从P_i到P_x的带宽B写入虚拟网，将新探测到的P_x能力也写入虚拟网；如果Nbr(P_i)为空，进入步骤(4)；