未來網(wǎng)絡(luò)虛擬化發(fā)展中的核心技術(shù)分析

陽沁宏

摘 要：經(jīng)過多年發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從幾臺電腦的互聯(lián)發(fā)展為龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，深入到各個家庭中，將人們緊密聯(lián)系在一起，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展改變了傳統(tǒng)的生活與商業(yè)模式，與此同時，人們也對互聯(lián)網(wǎng)的改造提出了要求。該文主要針對未來網(wǎng)絡(luò)虛擬化發(fā)展的核心技術(shù)展開分析。

關(guān)鍵詞：未來網(wǎng)絡(luò) 虛擬化發(fā)展 核心技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0012-02

在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展伊始，其主要目的就是為了滿足人們的日常需求，現(xiàn)在已經(jīng)從單一的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展到包含互聯(lián)網(wǎng)所有應(yīng)用的服務(wù)，并且已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)時業(yè)務(wù)、流動媒體等多項(xiàng)領(lǐng)域?；ヂ?lián)網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)組織在2015年7月發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，目前互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)超過6億個，核心節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理分析能力已經(jīng)達(dá)到每秒太比特級的全球超級信息系統(tǒng)。但是，由于互聯(lián)網(wǎng)的多種服務(wù)分別是由不同供應(yīng)商所提供的，所以這些服務(wù)在采納一種新的架構(gòu)或者對現(xiàn)在使用框架進(jìn)行修改時相當(dāng)困難，導(dǎo)致現(xiàn)在運(yùn)用的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其移動性帶來一定的限制，使其核心路由器的擴(kuò)展性無法真正展現(xiàn)出來，從而很大程度上降低了互聯(lián)網(wǎng)安全機(jī)制方面的性能，使網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的快速發(fā)展受到了制約。為了盡快解決互聯(lián)網(wǎng)目前存在的問題并提升未來網(wǎng)絡(luò)研究的創(chuàng)新速度，網(wǎng)絡(luò)虛擬化的方法被開發(fā)出來，并成為以后互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的重中之重。通過網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)將節(jié)點(diǎn)一樣的物理鏈路和路由器等網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)建成完善的、可信度高的、容易管理的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為不同形式的虛擬網(wǎng)發(fā)放特定的虛擬資源，完成資源共享和轉(zhuǎn)發(fā)，提升基礎(chǔ)設(shè)施資源利用效率，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化工作的重中之重。

1 虛擬化的技術(shù)基礎(chǔ)分析

虛擬化在信息和通信相關(guān)領(lǐng)域的概念十分寬泛。這個概念第一次在計算機(jī)領(lǐng)域被提出還是在19世紀(jì)60年代，當(dāng)時是用來表述網(wǎng)絡(luò)物理資源中抽象出邏輯計算資源的一種技術(shù)手段。虛擬技術(shù)與隱藏/共享資源之間存在著緊密的聯(lián)系，這其中同樣包含一些虛擬資源，比如目標(biāo)操作軟件、硬件、CPU和顯卡、網(wǎng)絡(luò)或?qū)嵺`中使用的儲存設(shè)備，就目前狀況而言有很多虛擬化的概念。在計算機(jī)領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)不僅運(yùn)用到存儲虛擬化、云盤虛擬化和內(nèi)存虛擬化中，同時還被廣泛運(yùn)用在通行領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)已經(jīng)和許多技術(shù)緊密相關(guān)，比如異步傳輸模式、虛擬系統(tǒng)、多途徑放射交換虛擬局域網(wǎng)、虛擬專有網(wǎng)絡(luò)。

1.1 虛擬局域網(wǎng)

一個虛擬局域網(wǎng)是按照同一波段域下連接起來的一定數(shù)量的主機(jī)，而與它們之間的物理連接沒有太大的關(guān)系。虛擬局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)資源分享、管理和重新配置等方面靈活多樣。曾經(jīng)使用的虛擬局域網(wǎng)都屬于第二層構(gòu)建。一個虛擬局域網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)在 MAC連接段共同使用一個虛擬局域網(wǎng)名稱，支持虛擬局域網(wǎng)的交換機(jī)對媒體進(jìn)行訪問控制， 并且使用虛擬局域網(wǎng)地址和虛擬局域網(wǎng)名稱來轉(zhuǎn)發(fā)幀。這個時候其他主機(jī)上的交換機(jī)就能夠通過中繼的方法連接起來，共同使用同一個虛擬局域網(wǎng)。

1.2 虛擬專用網(wǎng)

每個企業(yè)的專用通信網(wǎng)，其節(jié)點(diǎn)一般都是分散布置的，這些節(jié)點(diǎn)通過公共通信網(wǎng)使用軌道導(dǎo)通的方式連接在一起。每一個虛擬專用網(wǎng)都包含許多邊緣用戶設(shè)備，這些邊緣用戶設(shè)備能夠連接到提供商邊緣路由器上。虛擬專用網(wǎng)由于其功能的強(qiáng)大，取得了令人矚目的成就，但是虛擬專用網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)虛擬化還存在一定的差異：目前所使用的虛擬專用網(wǎng)都依賴于相同的技術(shù)和協(xié)議棧，在一定程度上導(dǎo)致多種組網(wǎng)方案相互影響；虛擬網(wǎng)資源不能夠進(jìn)行有效的隔離，虛擬專用網(wǎng)服務(wù)提供者和設(shè)施提供者承擔(dān)的角色相對還是比較模糊。

2 感知性網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)虛擬化分層模型的構(gòu)建過程主要包含3個結(jié)構(gòu)層次：設(shè)施建設(shè)層、虛擬化疊加層以及服務(wù)層。設(shè)施建設(shè)層是許多基礎(chǔ)設(shè)施提供者共同建設(shè)而成的，每個服務(wù)終端都是由大量的虛擬化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造而成，比如路由器及終端服務(wù)器等。服務(wù)終端通過虛擬化資源相同的表述方法對底層資源的合成細(xì)節(jié)進(jìn)行弱化，從而為其他層次提供頻率相一致的虛擬抽象資源。

虛擬化相互疊加的邏輯，有兩種不同的層次：虛擬化子層和控制子層。這兩種層次的疊加不僅能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離與資源共享，同時還能夠與業(yè)務(wù)層面進(jìn)行資源共享，并且還能夠?qū)鶎拥木W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控和管理，從而實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上下層次的感知以及資源的合理分配。動態(tài)資源分配運(yùn)用了通信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知技術(shù)，能夠十分詳細(xì)地感知當(dāng)前所處網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及細(xì)微的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化，然后通過自管理和自學(xué)習(xí)能力來完善管理任務(wù)的自動化進(jìn)程，最終實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。

根據(jù)上述動態(tài)資源分配與分層架構(gòu)技術(shù)，可以構(gòu)建出虛擬網(wǎng)絡(luò)流程，在這一流程中，資源的抽象、管理以及映射是關(guān)鍵，在具體的操作流程中，需要先發(fā)布出資源請求，利用資源描述方式來分析物理資源與用戶需求之間的匹配性，重點(diǎn)關(guān)注其中的鏈路寬帶、處理能力、拓?fù)湫畔⒌荣Y料，現(xiàn)有的虛擬資源描述方案主要采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言來進(jìn)行分析，可以滿足其層次性、可擴(kuò)展性的要求。在虛擬資源的映射上，則需要先準(zhǔn)確分析需求，再劃分虛擬網(wǎng)絡(luò)，映射到基礎(chǔ)設(shè)施中，這也是整個虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的核心。此外，資源的映射是一個多目標(biāo)問題，不僅要關(guān)注用戶鏈路和節(jié)點(diǎn)需求，還要盡量降低資源的開銷，在這一過程中，需要應(yīng)用到映射算法，收集資源的狀態(tài)與屬性，采用列表法進(jìn)行分析，集中進(jìn)行調(diào)度與查勘。

3 結(jié)語

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)“端到端透明傳輸”理念為的是傳輸?shù)目旖菪院陀脩羰褂玫姆奖阈?，但是它在服?wù)質(zhì)量和安全性上存在著一定的缺陷。因此需要對未來網(wǎng)絡(luò)虛擬化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化傳遞，提高安全性。

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