本文對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建進(jìn)行了深入的研究。為了滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸需求，解決目前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨著的巨大壓力，人們使用虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)將底層的物理設(shè)備虛擬化，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建，并通過(guò)合理使用虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法來(lái)有效提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，從而達(dá)到對(duì)底層物理設(shè)備的集中管理、降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署維護(hù)成本、降低網(wǎng)絡(luò)平均傳輸時(shí)延、提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率的目的。此外，通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)底層的物理資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配與管理，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化;虛擬網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)交互;構(gòu)建鏈路

一、研究背景及意義

隨著社會(huì)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｉ钪校暇W(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹?lái)越高，這也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)流量的快速增加，因此，目前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨著巨大的壓力，為了能夠滿足服務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商必須購(gòu)置部署大量昂貴的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。然而，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)底層物理設(shè)備的集中管理，在不同的通信廠商、不同的物理設(shè)備資源之間存在巨大的差異，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)，其中，數(shù)據(jù)傳輸與交互效率的底下是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的重要原因之一。

為了有效結(jié)果這一問(wèn)題，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們提出了虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)。虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)是通過(guò)將物理設(shè)備虛擬化，來(lái)動(dòng)態(tài)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?yōu)化網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制，通過(guò)合理的虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸與交互的效率，以期達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署成本、降低網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸時(shí)延的目的。

在實(shí)際生產(chǎn)中，合理的使用虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率。首先，需要將物理設(shè)備資源抽象為虛擬網(wǎng)絡(luò)資源，再通過(guò)選擇合適的鏈路添加算法來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇。通過(guò)使用該方法可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度和平均傳輸時(shí)延。

二、網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化是一個(gè)抽象的概念，通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，可以屏蔽不同的生產(chǎn)廠商之間底層物理設(shè)備的差異性，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)不同廠商之間底層基礎(chǔ)設(shè)施的共享，并建立共同的虛擬網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)固化問(wèn)題的基本解決方案之一。使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商之間的設(shè)備共享，更好地應(yīng)對(duì)多樣化的客戶(hù)需求。此外，可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)來(lái)進(jìn)行路由計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

目前，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者以及各大運(yùn)營(yíng)商的主要研究對(duì)象之一。隨著研究的深入，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從單一網(wǎng)絡(luò)到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、從部分資源虛擬到全部資源虛擬的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，虛擬化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了越來(lái)越多的多樣化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，正在逐步進(jìn)入人們的生活。

三、虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

目前，物理網(wǎng)絡(luò)中接入了越來(lái)越多的業(yè)務(wù)種類(lèi)和業(yè)務(wù)形式，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。雖然目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越多的大規(guī)模物理資源部署，數(shù)據(jù)傳輸效率也更加高效，但是有限的網(wǎng)絡(luò)資源仍舊無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。因此，如何構(gòu)建高效的虛擬網(wǎng)絡(luò)是目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要解決的重要問(wèn)題。

虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以通過(guò)將基礎(chǔ)設(shè)施和鏈路資源虛擬化來(lái)動(dòng)態(tài)、靈活地創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，通過(guò)選擇合適的鏈路添加算法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延最優(yōu)化，為用戶(hù)提供更加快速可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信服務(wù)，滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和動(dòng)態(tài)性要求。此外，通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)底層的物理資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配與管理，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以將物理資源抽象為虛擬資源，使得在物理資源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建符合實(shí)際業(yè)務(wù)需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)成為可能。控制平面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈路信息的管理，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的集中管理與調(diào)配，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能和用戶(hù)需求，選擇不同的鏈路算法，以此來(lái)獲取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)路徑，實(shí)現(xiàn)低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。合理的鏈路添加算法可以有效減少虛擬網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建的計(jì)算工作量，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的顯著提高。此外，還可以根據(jù)不同的構(gòu)建目標(biāo)和具體的業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)，選擇不同的鏈路算法，使構(gòu)建出的網(wǎng)絡(luò)更加滿足實(shí)際要求，來(lái)達(dá)到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

四、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建算法

在我們現(xiàn)實(shí)生活中接觸的大部分網(wǎng)絡(luò)都具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，但是到目前為止并沒(méi)有提出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確定義，科學(xué)家普遍認(rèn)為，想要研究和總結(jié)不同的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上的相似性，需要使用圖作為統(tǒng)一的表述工具。從某種意義上來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)可以看做是由一些節(jié)點(diǎn)通過(guò)一定的方式進(jìn)行連接的一個(gè)系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)表示具體的網(wǎng)絡(luò)單位，而節(jié)點(diǎn)之間的連線則表示各單位之間的連接。通過(guò)對(duì)大量真實(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果表明，真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)幾乎都具有小世界效應(yīng)。因此，本文選擇小世界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建算法作為主要研究對(duì)象。

在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)需求，合理選擇虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法可以有效提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。常用的小世界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建算法包括：基于最大度數(shù)差鏈路添加算法，基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法，基于最大點(diǎn)度中心參數(shù)差的鏈路添加算法以及基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加算法。

1.基于最大度數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大度數(shù)差的鏈路添加算法是小世界模型的啟發(fā)式算法，該算法選擇了網(wǎng)絡(luò)中具有最大度差異的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間添加新鏈路，來(lái)構(gòu)建小世界網(wǎng)絡(luò)。算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)圖中所有的連線，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)并進(jìn)行排序，最后選擇度數(shù)最大的頂點(diǎn)與度數(shù)最小的頂點(diǎn)來(lái)添加新鏈路。

2.基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中的所有節(jié)點(diǎn)，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大介數(shù)中心參數(shù)差的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)添加新的鏈路。

3.基于最大點(diǎn)度中心參數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大點(diǎn)度中心參數(shù)差的鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中的所有節(jié)點(diǎn)，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大點(diǎn)度中心參數(shù)差的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)添加新的鏈路。

4.基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加算法

基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中的所有節(jié)點(diǎn)，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大中心聚集系數(shù)差的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)添加新的鏈路。該算法的關(guān)鍵之處在于，每次添加新鏈路后，只對(duì)最短距離發(fā)生改變的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短距離進(jìn)行更新。該算法可以有效降低網(wǎng)絡(luò)路徑長(zhǎng)度。

五、總結(jié)

本文重點(diǎn)研究了四個(gè)小世界網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法。其中，基于中心聚集系數(shù)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(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度，使用該算法可以有效減少虛擬網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建的計(jì)算工作量，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的顯著提高。

作者簡(jiǎn)介：徐會(huì)波（1975-），男，湖北武漢人，碩士研究生，講師，研究方向：電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。