[發明專利]一種基于虛擬化技術的網絡實驗系統及構造方法

在審

• 申請號: 201510805847.1
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105376133A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 黃韜;魏亮;張欣慰;陳俊霞
• 申請（專利權）人: 南京優速網絡科技有限公司
• 主分類號: H04L12/46
• 分類號: H04L12/46;H04L12/24;H04L29/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

技術領域

本發明涉及網絡模擬技術，具體是一種基于虛擬化的網絡實驗系統及構造方法。

背景技術

當前網絡架構正在發生根本性變革，從第一代的模擬通信，到第二代的數字通信，第三代的互聯網，SDN/NFV是第四次網絡變革，以控制/處理分離、軟硬分離、網元虛擬化、網絡可編程為主要特征。但現有互聯網無法支持新網絡體系結構及相關協議的驗證，導致研究界對于能夠支持網絡體系結構驗證的網絡實驗系統的迫切需求。直接基于物理設施搭建網絡實驗系統需要大量資金投入，且實驗網絡與物理硬件緊耦合，即不利于實驗需求的多樣化也不利于實驗資源共享，存在資源利用率低、實驗門檻高、組織難等問題。

現有的網絡模擬仿真系統中，OPNET、OMNET、NS2、NS3等均是單一主機上運行的網絡實驗軟件，網絡拓撲中的構成元素均是以軟件模擬出來的，與真實的網絡環境有一定的差異，并且無法實現自定義網絡架構和協議驗證。現有的網絡模擬仿真系統中，Mininet是通過Linux命名空間來虛擬網絡主機的，虛擬網絡主機與物理主機自身的操作系統有非常大的關聯性，并且實際的執行效率和真實程度都與真實網絡環境有一定的差距。

發明內容

本實用新型旨在克服現有技術的不足，提供一種基于虛擬化的網絡實驗系統及構造方法，該系統可以通過有限的基礎設施虛擬出高度自定義的實驗網絡環境，以滿足實驗需求的多樣化和實驗資源的共享，解決資源利用率低、實驗門檻高、組織難等問題。

本發明提供的基于虛擬化技術的網絡實驗系統，該系統包括若干物理服務器或主機、網絡基礎設施，這些物理服務器或主機通過交換設備、路由設備或者通信線路相連，所述的物理服務器或主機支持虛擬化技術；在所述物理服務器或主機上添加有若干虛擬網元，所述虛擬網元是通過虛擬化軟件構建的虛擬設備，包括虛擬控制器、虛擬交換機、虛擬主機以及虛擬網關；物理服務器或主機內部和外部均支持不同虛擬網元間的虛擬通信鏈路。

所述虛擬控制器為部署了網絡控制器軟件的虛擬設備，所述虛擬交換機為部署了虛擬交換軟件的虛擬設備，所述虛擬主機為安裝了操作系統的虛擬設備，所述虛擬網關提供DHCP服務和網關服務，所述虛擬通信鏈路是支持數據鏈路層通信的邏輯通道。

所述虛擬控制器為部署了FloodLight、RYU、OpenDaylight、ONOS或者POX的虛擬機；所述虛擬交換機為安裝有OpenvSwitch軟件的虛擬機；所述虛擬主機為安裝Linux系統、Unix或者Windows系統的虛擬機。

所述虛擬通信鏈路包括控制平面鏈路和數據平面鏈路；所述數據平面鏈路包括虛擬交換機與虛擬主機之間的虛擬通信鏈路、虛擬交換機與虛擬交換機之間的虛擬通信鏈路、虛擬網關與外部網絡之間的通信鏈路；所述控制平面鏈路是虛擬交換機與虛擬控制器之間的虛擬通信鏈路。

與所述控制平面鏈路相關聯的虛擬網元配置有網絡層地址，并配置網絡的DHCP服務，為虛擬設備分配同一網段的IP地址；

與所述數據平面鏈路相關聯的虛擬網關配置有網絡層地址，并且所述虛擬網關與實驗系統外部網絡間進行網絡層通信。

一種基于虛擬化技術的網絡實驗系統的構造方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，對用戶實驗網絡拓撲需求進行拆分，映射為虛擬網元和虛擬通信鏈路，選擇合適的虛擬網元映射規則，計算出虛擬網元和虛擬通信鏈路與物理設備的實現關系；

步驟2，根據步驟1的計算結果，創建虛擬通信鏈路；

步驟3，根據步驟1的計算結果，創建虛擬網元，并將虛擬網元創建到物理服務器或主機上，并將虛擬網元與相對應的虛擬通信鏈路連接；

步驟4，根據用戶實驗網絡拓撲需求，配置虛擬網元的信息。

所述的步驟1中，將用戶實驗網絡拓撲需求進行拆分，根據用戶實驗網絡拓撲中元素的功能和相互之間的連接關系，劃分為計算設備和通信鏈路，分別對應為虛擬網元和虛擬通信鏈路，再根據虛擬網元的連接數目、虛擬網元間的連接關系、網絡實驗系統中資源利用情況和系統配置，網絡實驗系統將虛擬網元映射到不同或相同的物理服務器或者主機上，生成虛擬通信鏈路與物理設備之間的映射關系。

所述的步驟2，創建的虛擬通信鏈路包括控制平面鏈路和數據平面鏈路，所述步驟2具體包括以下內容：

步驟2.1，創建控制平面鏈路：創建虛擬交換機與虛擬控制器之間的虛擬通信鏈路；