虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入簡述

摘要：如何有效的實現(xiàn)底層網(wǎng)絡(luò)資源共享問題是未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)研究中不可避免的問題，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是解決該問題的有效技術(shù)，而虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入問題作為網(wǎng)絡(luò)虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的核心問題得到廣泛關(guān)注，本文主要簡述虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入問題。

關(guān)鍵詞：底層網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)虛擬化；虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A DOI：lO.3969/j.issn.1003 6970.2016.05.030

本文著錄格式：張晶晶.虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入簡述[J].軟件，2016，37（5）：123-125

1.概述

在未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，互聯(lián)網(wǎng)底層硬件提供商（Infrastructure Provider，InP）將設(shè)施作為服務(wù)出售，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商作為其上一級代理在設(shè)施上部署協(xié)議和軟件并將設(shè)施作為服務(wù)有償向用戶提供。隨著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的多樣化發(fā)展，如何實現(xiàn)底層設(shè)施網(wǎng)絡(luò)被更多用戶有效使用是未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)研究中必須要解決的問題。網(wǎng)絡(luò)虛擬化作為一種可以實現(xiàn)基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)資源抽象、分片、隔離、分配，達到資源合理化利用的新穎網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，得到了研究者們的廣泛關(guān)注。虛擬網(wǎng)絡(luò)嵌入（Virtual Network Embedding，VNE）作為網(wǎng)絡(luò)虛擬化過程中的關(guān)鍵技術(shù)部分成為了研究熱點。

任何來自用戶對于硬件網(wǎng)絡(luò)資源的請求都可以抽象成一個虛擬網(wǎng)絡(luò)（Virtual Network，VN）請求，包含節(jié)點資源請求（cPU計算能力等）和鏈路資源請求（帶寬等）。硬件設(shè)施網(wǎng)絡(luò)也可以被抽象成一個底層網(wǎng)絡(luò)（substrateNetwork，SN），它包含節(jié)點資源和鏈路資源。VNE則是實現(xiàn)SN中的節(jié)點資源和鏈路資源分配給多個VN的節(jié)點和鏈路共享使用的問題。

靜態(tài)的VNE中所有的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求（Virtual Network Request，VNR）都預(yù)先知道，同時VN和SN在嵌入過程中性狀不變，可以按照一般的優(yōu)化模型或組合優(yōu)化圖模型求解。盡管如此，靜態(tài)VNE通常也是NP-Hard問題。動態(tài)的VNE更符合實際情況下的需求，但相對于靜態(tài)的VNE，解決在線的VNE問題存在著更多困難。

2.現(xiàn)有的VNE算法

VNE問題本質(zhì)上是一個物理網(wǎng)絡(luò)資源分配問題，在資源分配的過程中必須考慮運營商和用戶雙方的利益。用戶更重視QoS（延遲、鏈路壓力等）和網(wǎng)絡(luò)使用代價，而InP則更關(guān)心的收益、接受率、網(wǎng)絡(luò)資源的利用率等，在兩者利益是相互沖突的情況下，只能通過某種方式平衡來雙方所關(guān)心目標(biāo)。現(xiàn)階段大多數(shù)VNE算法都是以提高VNR接受率為目標(biāo)，并通過條件限制問題縮小解空間，例如文獻針對特殊網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的VN進行分析，并提出了VNE算法簇。問題是他們的算法假定鏈路資源設(shè)置為無限。然而這樣限制了該算法的使用范圍。