基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的虛擬網(wǎng)映射算法研究.pdf

1、在最近二十多年的時(shí)間中，互聯(lián)網(wǎng)，或者稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，通過(guò)支持多種多樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用，在現(xiàn)代社會(huì)、文化、知識(shí)、商業(yè)等與人們的生活息息相關(guān)的行業(yè)中一直扮演著至關(guān)重要的角色。但是，由于它的廣泛應(yīng)用以及multi-provider的性質(zhì)，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展只是局限于簡(jiǎn)單的更新現(xiàn)有設(shè)備或協(xié)議。
　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)就是在這時(shí)被提出來(lái)的，用以應(yīng)對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化能夠提供一個(gè)開(kāi)放的、靈活的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，允許服務(wù)提供商在底層物理網(wǎng)絡(luò)上動(dòng)

2、態(tài)地組合成多個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，也就是虛擬網(wǎng)絡(luò)?；谶@樣的靈活性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能夠促進(jìn)多元化的服務(wù)和應(yīng)用程序的部署。
　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)是虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問(wèn)題，旨在靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)地為虛擬節(jié)點(diǎn)和鏈路分配底層物理網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)資源和鏈路資源，還需要同時(shí)滿足各自的資源約束。有效的利用物理資源需要高效的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射技術(shù)，本文主要從資源分配的角度出發(fā)，建立相關(guān)模型，并完成了一下工作：
　　(1)前兩個(gè)章節(jié)主要敘述了網(wǎng)絡(luò)虛擬化的研究背景

3、、研究現(xiàn)狀以及基本的技術(shù)特征。介紹了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式在網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的不同，通過(guò)圖形給出了虛擬化模型的基本結(jié)構(gòu)。列舉出了影響映射的幾類因素，對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法進(jìn)行了詳細(xì)的分類。
　　(2)由于目前網(wǎng)絡(luò)虛擬化研究主要放在網(wǎng)絡(luò)映射上，而對(duì)于虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造卻幾近沒(méi)有，本文針對(duì)這一不足，提出了利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想進(jìn)行虛擬網(wǎng)映射的算法，同時(shí)進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和映射，在考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射，保證了虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在滿足

4、用戶需求的情況下最優(yōu)。具體來(lái)說(shuō)利用雙層規(guī)劃的建模方法，首先虛擬網(wǎng)提供商從最大化自己效用的角度出發(fā)決定虛擬網(wǎng)擴(kuò)展方案，然后用戶以自私的路由策略選擇路由，雙方博弈達(dá)到平衡，將這個(gè)stackelberg博弈表示為一個(gè)雙層規(guī)劃模型，上層決策者從系統(tǒng)的角度考慮是虛擬網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化模型，下層從用戶的角度考慮，利用wardrop UE模型來(lái)滿足用戶的自私行為，雙層規(guī)劃利用用戶的路由選擇行為將虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的兩個(gè)部分自然地看成一個(gè)整體，通過(guò)啟發(fā)式迭代算法獲得

5、了該模型的解。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明該模型具有較好的虛擬請(qǐng)求接受率、網(wǎng)絡(luò)收益和資源利用率。此外，對(duì)該模型進(jìn)行的擴(kuò)展，增加了約束條件，使該算法更具一般性。
　　(3)利用Stackelberg博弈分析物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)的博弈關(guān)系，建立二者收益函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。并在不完全信息的條件下對(duì)模型求解，通過(guò)證明虛擬網(wǎng)絡(luò)效用函數(shù)的凹性，說(shuō)明了Nash均衡點(diǎn)的存在性。與以往只考慮鏈路映射的方法不同，本文首次將節(jié)點(diǎn)考慮其中，同時(shí)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和鏈路的資源分配，利用轉(zhuǎn)