[發明專利]一種基于Openflow網絡高容錯性虛擬網絡映射算法

有效

• 申請號: 201510246600.0
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104993941B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 趙海峰;王琨;余曉衫;劉炫璋;顧華璽;于文青
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種基于Openflow網絡高容錯性虛擬網絡映射算法，SDN的控制層實時獲取底層支持Openflow協議的網絡設備負載信息，并動態更新；通過對應用層不同應用業務的需求分析，得到建立虛擬網絡的請求的數據，根據蟻群算法計算出滿足映射要求的虛擬網絡；控制層將虛擬網絡部署到底層網絡設備上，滿足個性化需求。提高了虛擬網絡的容錯能力和故障恢復能力，保障了QoS，提高了網絡的魯棒性。

技術領域

本發明涉及一種網絡映射算法，具體涉及一種基于Openflow網絡高容錯性虛擬網絡映射算法。

背景技術

網絡虛擬化是下一代互聯網體系架構的核心組成部分，它通過對底層基礎設施進行抽象并提供統一的可編程接口，將多個彼此隔離且具有不同拓撲的虛擬網絡同時映射到公用的基礎設施上，為用戶提供差異化服務。網絡虛擬化使在不影響現有網絡的前提下部署新的網絡架構、協議以及應用成為可能，從而有效支持網絡技術的創新。基于Openflow協議的SDN(Software Defined Networks)是網絡虛擬化技術的應用。在SDN網絡中控制平面與數據平面相互分離,支持用戶定義自己的虛擬網絡,定義自己的網絡規則和控制策略,網絡服務提供者能夠為用戶提供端到端的可控的網絡服務,甚至能夠在硬件設備上直接添加新的應用。這都使得SDN網絡非常適合于研究網絡虛擬化技術。這種可編程的網絡平臺不僅能解開網絡軟件與特定硬件之間的掛鉤,還能將網絡軟件的智能性和硬件的高速性充分結合在一起,使得網絡變得更加智能與靈活。

實現網絡虛擬化需要克服的最大問題是如何在滿足各種資源限制條件下，將不同拓撲的異構虛擬網絡并行、高效地映射到底層基礎設施中。現有虛擬網絡映射算法存在的問題：

1、資源利用率較低

現有虛擬網絡映射算法有貪婪式的映射算法，搶占底層資源，會造成局部鏈路負載過大，很多閑置鏈路未得到充分利用，造成資源的浪費，同時使得后面到達的虛擬網絡請求無法滿足。還有些改良的算法如面向負載均衡的虛擬網絡映射算法、基于流量約束的虛擬網絡映射算法等，這些映射算法對網絡的某一方面進行了改善，但是都存在資源利用率不高的問題。

2、網絡容錯性能不佳

當已映射的虛擬網絡發生故障時，如何保證應用的需求不會終止，保障網絡的可用性，這就對網絡的容錯性能提出了很高要求。據資料顯示，骨干網中單鏈路故障占全部故障的70％，是最容易發生的問題。因此解決網絡容錯的問題主要取決于單鏈路故障的恢復機制。解決鏈路故障常用方法有：

(1)對發生故障網絡重新映射

這種方法付出的代價是會帶來很大的時延，一旦鏈路發生故障用戶就要等待系統完成新的映射。在一些對時延要求比較高的應用或者業務上會給用戶帶來很差的體驗，如視頻業務。

(2)預留資源，為每條鏈路做備份路徑

當映射網絡中鏈路發生故障，立刻啟用備份鏈路，這樣會使故障恢復的時延大大減小。但是同時付出的代價是資源利用率低，特別是每條鏈路的帶寬資源是有限的，一條鏈路可能同時會作為多個業務的備份鏈路，但這些業務并非同時發生故障，即當為這些業務預留的資源達到鏈路的最大值后，該鏈路將無法再為其他業務做備份鏈路，這就導致該鏈路作為備份鏈路的利用率不高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的缺點，提供一種基于Openflow網絡高容錯性虛擬網絡映射算法，具有提高網絡資源的利用效率，改善虛擬網絡的容錯性能的優點。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：包括以下步驟：

步驟1：SDN控制器獲取底層網絡信息和虛擬網絡請求信息；

步驟2：確定映射約束條件；

步驟3：確定優化目標；

步驟4：計算蟻群算法相應參數，完成節點映射。