虛擬網絡動態數據交互方法優化研究

本文對虛擬網絡構建及網絡拓撲結構構建進行了深入的研究。為了滿足日益增長的網絡數據傳輸需求，解決目前的網絡設備面臨著的巨大壓力，人們使用虛擬網絡構建技術將底層的物理設備虛擬化，從而實現動態網絡拓撲構建，并通過合理使用虛擬網絡鏈路添加算法來有效提高數據的傳輸效率，從而達到對底層物理設備的集中管理、降低網絡設備的部署維護成本、降低網絡平均傳輸時延、提高網絡數據傳輸效率的目的。此外，通過虛擬網絡構建技術可以實現對底層的物理資源進行統一調配與管理，實現資源的最大化利用。

網絡虛擬化;虛擬網絡;數據交互;構建鏈路

一、研究背景及意義

隨著社會的進步和網絡技術的不斷發展，在人們日常生活中，上網產生的數據量越來越大，因此，對網絡數據傳輸的要求越來越高，這也導致了網絡流量的快速增加，因此，目前的網絡設備面臨著巨大的壓力，為了能夠滿足服務需求，網絡服務提供商必須購置部署大量昂貴的專用網絡設備。然而，現有的通信系統無法實現對底層物理設備的集中管理，在不同的通信廠商、不同的物理設備資源之間存在巨大的差異，網絡發展面臨著巨大的挑戰，其中，數據傳輸與交互效率的底下是導致網絡問題的重要原因之一。

為了有效結果這一問題，促進網絡技術的進一步發展，人們提出了虛擬網絡構建技術。虛擬網絡構建技術是通過將物理設備虛擬化，來動態構建網絡拓撲，優化網絡路由機制，通過合理的虛擬網絡鏈路添加算法來提高數據傳輸與交互的效率，以期達到降低網絡設備的部署成本、降低網絡的平均傳輸時延的目的。

在實際生產中，合理的使用虛擬網絡鏈路添加算法可以有效提高網絡數據的傳輸效率。首先，需要將物理設備資源抽象為虛擬網絡資源，再通過選擇合適的鏈路添加算法來實現最優的網絡拓撲結構，進而實現最佳數據傳輸路徑選擇。通過使用該方法可以有效降低網絡的平均路徑長度和平均傳輸時延。

二、網絡虛擬化

網絡虛擬化是一個抽象的概念，通過使用網絡虛擬化技術，可以屏蔽不同的生產廠商之間底層物理設備的差異性，以此來實現不同廠商之間底層基礎設施的共享，并建立共同的虛擬網絡。網絡虛擬化技術已經成為互聯網固化問題的基本解決方案之一。使用網絡虛擬化技術可以實現對現有的互聯網服務提供商之間的設備共享，更好地應對多樣化的客戶需求。此外，可以通過虛擬網絡構建技術來進行路由計算和數據存儲

目前，網絡虛擬化技術已經成為國內外學者以及各大運營商的主要研究對象之一。隨著研究的深入，網絡虛擬化技術已經實現了從單一網絡到異構網絡、從部分資源虛擬到全部資源虛擬的發展趨勢，同時，虛擬化網絡技術提供了越來越多的多樣化服務網絡技術，正在逐步進入人們的生活。

三、虛擬網絡構建

目前，物理網絡中接入了越來越多的業務種類和業務形式，網絡拓撲結構越來越復雜。雖然目前已經實現了越來越多的大規模物理資源部署，數據傳輸效率也更加高效，但是有限的網絡資源仍舊無法滿足日益增長的業務需求。因此，如何構建高效的虛擬網絡是目前的網絡技術需要解決的重要問題。

虛擬網絡構建技術可以通過將基礎設施和鏈路資源虛擬化來動態、靈活地創建網絡拓撲，通過選擇合適的鏈路添加算法，實現網絡傳輸時延最優化，為用戶提供更加快速可靠的網絡數據通信服務，滿足未來網絡的靈活性和動態性要求。此外，通過虛擬網絡構建技術可以實現對底層的物理資源進行統一調配與管理，實現資源的最大化利用。

網絡虛擬化技術可以將物理資源抽象為虛擬資源，使得在物理資源網絡基礎上構建符合實際業務需求的虛擬網絡成為可能。控制平面可以實現對整個網絡拓撲結構和鏈路信息的管理，通過對網絡資源的集中管理與調配，可以根據網絡性能和用戶需求，選擇不同的鏈路算法，以此來獲取最優的網絡路徑，實現低網絡時延。合理的鏈路添加算法可以有效減少虛擬網絡中網絡拓撲構建的計算工作量，提高網絡節點之間的數據傳輸效率，實現網絡性能的顯著提高。此外，還可以根據不同的構建目標和具體的業務需求，構建不同的虛擬網絡，選擇不同的鏈路算法，使構建出的網絡更加滿足實際要求，來達到最優的網絡傳輸效率。

四、網絡拓撲構建算法

在我們現實生活中接觸的大部分網絡都具有復雜網絡的性質，但是到目前為止并沒有提出復雜網絡的準確定義，科學家普遍認為，想要研究和總結不同的復雜網絡在結構上的相似性，需要使用圖作為統一的表述工具。從某種意義上來說，網絡可以看做是由一些節點通過一定的方式進行連接的一個系統。節點表示具體的網絡單位，而節點之間的連線則表示各單位之間的連接。通過對大量真實網絡進行試驗分析，結果表明，真實的網絡幾乎都具有小世界效應。因此，本文選擇小世界網絡拓撲構建算法作為主要研究對象。

在實際生產中，根據不同的業務場景和網絡需求，合理選擇虛擬網絡鏈路添加算法可以有效提高數據的傳輸效率。常用的小世界網絡拓撲構建算法包括：基于最大度數差鏈路添加算法，基于最大介數中心參數差的鏈路添加算法，基于最大點度中心參數差的鏈路添加算法以及基于中心聚集系數差高效鏈路添加算法。

1.基于最大度數差的鏈路添加算法

基于最大度數差的鏈路添加算法是小世界模型的啟發式算法，該算法選擇了網絡中具有最大度差異的兩個節點，通過在這兩個節點之間添加新鏈路，來構建小世界網絡。算法遍歷了網絡圖中所有的連線，計算網絡圖中每個節點的度數并進行排序，最后選擇度數最大的頂點與度數最小的頂點來添加新鏈路。

2.基于最大介數中心參數差的鏈路添加算法

基于最大介數中心參數差的鏈路添加算法遍歷了網絡拓撲圖中的所有節點，選擇網絡中具有最大介數中心參數差的兩個節點來添加新的鏈路。

3.基于最大點度中心參數差的鏈路添加算法

基于最大點度中心參數差的鏈路添加算法遍歷了網絡拓撲圖中的所有節點，選擇網絡中具有最大點度中心參數差的兩個節點來添加新的鏈路。

4.基于中心聚集系數差高效鏈路添加算法

基于中心聚集系數差高效鏈路添加鏈路添加算法遍歷了網絡拓撲圖中的所有節點，選擇網絡中具有最大中心聚集系數差的兩個節點來添加新的鏈路。該算法的關鍵之處在于，每次添加新鏈路后，只對最短距離發生改變的兩個節點的最短距離進行更新。該算法可以有效降低網絡路徑長度。

五、總結

本文重點研究了四個小世界網絡鏈路添加算法。其中，基于中心聚集系數差高效鏈路添加算法作為一種高效的鏈路添加算法，可以有效降低網絡平均路徑長度，使用該算法可以有效減少虛擬網絡中網絡拓撲構建的計算工作量，提高網絡節點之間的數據傳輸效率，從而實現網絡性能的顯著提高。

作者簡介：徐會波（1975-），男，湖北武漢人，碩士研究生，講師，研究方向：電子技術、網絡應用。