[发明专利]一种面向多播路由的网络功能链优化方法

说明书

本发明涉及一种面向多播路由的网络功能链优化方法，包括以下步骤：S1：将原始图、并行功能数和起始位置和SFC输入可并行网络功能多播路由算法；S2：调用虚拟辅助图构造算法构造出辅助图；S3：使用最小化代价的多播路由树构造算法计算出该多播请求的最短传输路径和链路代价，同时得出部署VNF中经过的服务器顺序；S4：使用网络功能链优化算法得出该多播请求最优的功能链SFC，并得出该多播请求的VNF功能部署代价，并最终得到链路代价和功能部署代价的总和。上述方案中，解决并行网络功能或者无排序限制的网络功能的部署问题，经过调用多播路由调度算法，进行比较可得出最优的网络功能部署位置，确定并行功能的最优排序，输出多播树和总消耗资源数。

技术领域

本发明涉及多播网络算法领域，更具体地，涉及一种面向多播路由的网络功能链优化方法。

背景技术

在网络流量工程中，多播的目的是将相同的内容从一个源节点传送到一组目的节点。与单播相比，多播避免了独立单播路径之间的重复传输，特别是通过多路复用共享的多播树，可以显著节省带宽消耗，减轻源服务器的负载。而在多播任务中，为了提高用户的体验，保障用户数据的安全性，多播服务在实现时通常会加入代理、深度包检测、防火墙等中介网络功能。在传统的网络架构中，实现这些功能都需要特定的专用网络设备，难以做到网络功能的快速更新，更不能做到实现服务能力的弹性伸缩。

随着网络功能虚拟化(NFV)的出现，网络具备了灵活部署网络功能的能力，各国学者进行了很多NFV支持的流量工程(对于单播和多播)的研究。由于嵌入的VNF可以完全替代专用的网络设备，因此可以大大降低服务功能部署和迁移的成本和时间。对于从源节点到目标节点的网络流，多个VNF可以按照特定的顺序进行处理，形成所谓的业务功能链(SFC)。例如，在使用NFV的电子邮件服务中，数据流将通过的SFC是病毒检测，垃圾邮件识别和钓鱼检测，这些功能都可以在使用VMF技术的商用服务器上进行部署。

目前对NFV技术的研究主要分为以下几个方向：①系统管理和编排；②能源效率；③性能表现；④资源分配；⑤安全问题；⑥资源、功能、服务建模。本专利所提及的VNF部署问题就是资源分配方向，VNF部署问题以实现网络服务所耗费的资源量为优化目标，确定VNF功能在网络上部署的位置，资源通常包含部署网络功能所耗费的资源、用户数据流在链路中传输的消耗。

目前提出的多播路由算法都未考虑到并行网络功能的问题，所谓并行网络功能，就是多播数据流在传输过程中需要按顺序经过不同的网络功能进行处理后才能分发到目的结点，其中有些功能的顺序可以不分先后甚至并行处理，因此将其称为并行网络功能。

中国发明专利CN108494685B公开了“服务链在多播路由中的最优嵌入方法”，授权公告日为2020年07月31日：根据原始网络建立多级有向网络；根据所述多级有向网络计算服务链在多播路由嵌入中的初始可行解；对所述初始可行解进行优化，以获得最优嵌入方法，但是该方法虽然可以有效嵌入服务链，但是只是针对与多级有向网络，没法在通用器件上进行部署和嵌入。

发明内容

本发明为解决传统的网络架构难以做到网络功能的快速更新和实现服务能力的弹性伸缩，并行网络功能或者无排序限制的网络功能无法在服务器上部署的技术缺陷，提供了一种面向多播路由的网络功能链优化方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种面向多播路由的网络功能链优化方法，包括以下步骤：

S1：将原始图、并行功能数和起始位置和SFC输入可并行网络功能多播路由算法；

S2：调用虚拟辅助图构造算法构造出辅助图；

S3：使用最小化代价的多播路由树构造算法计算出该多播请求的最短传输路径和链路代价，同时得出部署VNF中经过的服务器顺序；