[发明专利]一种基于传输带宽优化的服务功能链映射方法

说明书

本发明公开了一种基于传输带宽优化的服务功能链映射方法，首先调用分层算法对底层网络拓扑进行分层，获取了对整个网络的感知和认识，然后调用节点评估算法并选择最合适的节点部署相应的虚拟化的网络功能，最后将一系列的虚拟化的网络功能成链为服务功能链，实现服务功能链映射，这样通过使用最少的节点来部署这些虚拟化的网络功能，并在成链时尽可能的形成一条较短的服务功能链，最大程度的减少了宝贵的带宽资源消费。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于传输带宽优化的服务功能链映射方法。

背景技术

在传统的网络中，众多网络功能都是直接部署在特定的硬件设备上，如网络地址转换，负载均衡，防火墙，网关和入侵检测系统等等。而这样的现象将导致整个网络的僵化，使得在一个正在运行工作的网络中添加一个新的网络的功能将花费很大的代价。并且，随着整个网络的快速发展，网络用户呈几何级的增长，用户所需要的网络功能的数量也将呈几何级的增长，这将消耗大量的资源去为每个用户部署相应的功能。为了解决上述的问题，网络功能虚拟化技术孕育而生。在网络功能虚拟化中，网络功能从传统的硬件设备中脱离出来，转而运行在虚拟机中，并且通过虚拟机实现与传统的网络功能硬件完全一样的功能。而运行在虚拟机上的网络功能又叫做虚拟化的网络功能(VNF)，同时，一系列按照特定顺序排列的虚拟化的网络功能叫做服务功能链(SFC)，一条服务功能链为特定的用户提供特定的服务。

网络功能虚拟化技术使得网络运营商能够更便捷高效的管理网络基础设施，并在商业服务器上实例化网络功能。通过网络功能虚拟化技术，网络基础设施提供者将原本部署在特殊的网络设备上的应用虚拟化，从而在虚拟机上能够更加灵活的部署虚拟化的网络功能。网络基础设施可以在不同的时隙上部署不同的虚拟化的网络功能，因此能极大的提高底层的物理资源的利用率，节约因需求的日益增长而带来的新设备的采购成本。网络运营商根据不同用户的多样化的请求和用户所在底层网络拓扑的不同而灵活多变的部署和成链虚拟化的网络功能。网络功能虚拟化减少了一些不适用的网络功能的部署和相应的部署成本和开销。最主要的是，网络功能虚拟化可以为用户定制服务，并带来广泛的商业前景，并促进其商业化及发展。与部署在传统硬件上的网络功能相比，虚拟化的网络功能增加了策略遵从性能力。这将促进一些新颖的网络功能的出现，以及网络功能虚拟化自身的发展。网络功能虚拟化在资源和成本效率方面给网络带来了很多优化和改进。它可以显著地减少资源部署的资本支出和网络的运营支出，并伴随性能改善的优点，如延迟减少、带宽消耗减少和适应性的增强。因此，服务功能链的高效部署为网络虚拟化提供了有效的部署，使网络变得更加智能和便捷。

网络功能虚拟化同时给网络运营商和用户带来了极大的便利，然而这其中仍然存在大量的问题亟待我们研究员去解决。比如：网络延迟直接影响到用户的使用体验，而过大的网络延迟可能会直接让用户放弃使用虚拟化的网络功能，服务功能链部署的成功率影响到用户能否真正的享受到网络功能虚拟化所带来的便捷，进而对此技术产生依赖性；服务功能链的安全保密性将影响到用户的信息安全能否得到保障，是否会被未授权用户获取；运行每条服务功能链的开销将决定一个具体网络的容量，影响其能承载服务功能链数量的总和。减小每条服务功能链部署的带宽开销可以提高整个网络的容量，提高服务功能链的部署成功率，同时能够增加服务的用户的数量，它可以在现有硬件的专有特性下带来巨大的好处并且节省了各种中间盒子的空间和能源消耗。

当我们的底层网络收到一个服务功能链的请求时，我们不仅需要保证满足客户的各种要求，还需要考虑资源的利用效率，尽量用最少的资源实现该服务功能链的成功部署。随着需求的多样化以及对带宽资源的需求的几何级的增长，带宽资源越来越稀缺。有效利用带宽资源已然成为每个算法的基本目标和判断其性能优良对的重要标准。在这篇文章中，我们重新研究如何最大程度的减少带宽消耗的情况下实现对服务功能链的部署，满足用户的业务需求。为了解决这个问题,我们提出一个将物理网络拓扑分层和评估选择物理网络节点融合的，并且将带宽资源的消耗降到最低的启发式算法：SFCD-LEMB。该算法在减少带宽消耗的同时,实现更高的接受率和部署服务功能链请求的响应时间。此外，我们还可以通过该启发式算法SFCD-LEMB来扩展网络，使网络结构更健壮。