未來網絡虛擬化發展中的核心技術分析

陽沁宏

摘 要：經過多年發展，互聯網已經從幾臺電腦的互聯發展為龐大的網絡體系，深入到各個家庭中，將人們緊密聯系在一起，互聯網的發展改變了傳統的生活與商業模式，與此同時，人們也對互聯網的改造提出了要求。該文主要針對未來網絡虛擬化發展的核心技術展開分析。

關鍵詞：未來網絡 虛擬化發展 核心技術

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

在互聯網的發展伊始，其主要目的就是為了滿足人們的日常需求，現在已經從單一的數據業務發展到包含互聯網所有應用的服務，并且已經開始進入實時業務、流動媒體等多項領域。互聯網系統相關組織在2015年7月發布的數據表明，目前互聯網節點已經超過6億個，核心節點系統的數據處理分析能力已經達到每秒太比特級的全球超級信息系統。但是，由于互聯網的多種服務分別是由不同供應商所提供的，所以這些服務在采納一種新的架構或者對現在使用框架進行修改時相當困難，導致現在運用的互聯網技術對其移動性帶來一定的限制，使其核心路由器的擴展性無法真正展現出來，從而很大程度上降低了互聯網安全機制方面的性能，使網絡新技術的快速發展受到了制約。為了盡快解決互聯網目前存在的問題并提升未來網絡研究的創新速度，網絡虛擬化的方法被開發出來，并成為以后互聯網技術研究的重中之重。通過網絡共享技術將節點一樣的物理鏈路和路由器等網絡資源構建成完善的、可信度高的、容易管理的虛擬網絡環境，為不同形式的虛擬網發放特定的虛擬資源，完成資源共享和轉發，提升基礎設施資源利用效率，是網絡虛擬化工作的重中之重。

1 虛擬化的技術基礎分析

虛擬化在信息和通信相關領域的概念十分寬泛。這個概念第一次在計算機領域被提出還是在19世紀60年代，當時是用來表述網絡物理資源中抽象出邏輯計算資源的一種技術手段。虛擬技術與隱藏/共享資源之間存在著緊密的聯系，這其中同樣包含一些虛擬資源，比如目標操作軟件、硬件、CPU和顯卡、網絡或實踐中使用的儲存設備，就目前狀況而言有很多虛擬化的概念。在計算機領域，虛擬化技術不僅運用到存儲虛擬化、云盤虛擬化和內存虛擬化中，同時還被廣泛運用在通行領域，虛擬化技術已經和許多技術緊密相關，比如異步傳輸模式、虛擬系統、多途徑放射交換虛擬局域網、虛擬專有網絡。

1.1 虛擬局域網

一個虛擬局域網是按照同一波段域下連接起來的一定數量的主機，而與它們之間的物理連接沒有太大的關系。虛擬局域網在網絡資源分享、管理和重新配置等方面靈活多樣。曾經使用的虛擬局域網都屬于第二層構建。一個虛擬局域網中的所有節點在 MAC連接段共同使用一個虛擬局域網名稱，支持虛擬局域網的交換機對媒體進行訪問控制， 并且使用虛擬局域網地址和虛擬局域網名稱來轉發幀。這個時候其他主機上的交換機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。

1.2 虛擬專用網

每個企業的專用通信網，其節點一般都是分散布置的，這些節點通過公共通信網使用軌道導通的方式連接在一起。每一個虛擬專用網都包含許多邊緣用戶設備，這些邊緣用戶設備能夠連接到提供商邊緣路由器上。虛擬專用網由于其功能的強大，取得了令人矚目的成就，但是虛擬專用網和網絡虛擬化還存在一定的差異：目前所使用的虛擬專用網都依賴于相同的技術和協議棧，在一定程度上導致多種組網方案相互影響；虛擬網資源不能夠進行有效的隔離，虛擬專用網服務提供者和設施提供者承擔的角色相對還是比較模糊。

2 感知性網絡虛擬化技術的結構

網絡虛擬化分層模型的構建過程主要包含3個結構層次：設施建設層、虛擬化疊加層以及服務層。設施建設層是許多基礎設施提供者共同建設而成的，每個服務終端都是由大量的虛擬化節點構造而成，比如路由器及終端服務器等。服務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節進行弱化，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實現網絡隔離與資源共享，同時還能夠與業務層面進行資源共享，并且還能夠對基層的網絡基礎設施進行監控和管理，從而實現互聯網上下層次的感知以及資源的合理分配。動態資源分配運用了通信網絡的認知技術，能夠十分詳細地感知當前所處網絡環境以及細微的網絡狀態變化，然后通過自管理和自學習能力來完善管理任務的自動化進程，最終實現對網絡的優化。

根據上述動態資源分配與分層架構技術，可以構建出虛擬網絡流程，在這一流程中，資源的抽象、管理以及映射是關鍵，在具體的操作流程中，需要先發布出資源請求，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，重點關注其中的鏈路寬帶、處理能力、拓撲信息等資料，現有的虛擬資源描述方案主要采用可擴展標記語言來進行分析，可以滿足其層次性、可擴展性的要求。在虛擬資源的映射上，則需要先準確分析需求，再劃分虛擬網絡，映射到基礎設施中，這也是整個虛擬網絡構建的核心。此外，資源的映射是一個多目標問題，不僅要關注用戶鏈路和節點需求，還要盡量降低資源的開銷，在這一過程中，需要應用到映射算法，收集資源的狀態與屬性，采用列表法進行分析，集中進行調度與查勘。

3 結語

當前互聯網“端到端透明傳輸”理念為的是傳輸的快捷性和用戶使用的方便性，但是它在服務質量和安全性上存在著一定的缺陷。因此需要對未來網絡虛擬化的關鍵技術進行優化傳遞，提高安全性。

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