未来网络虚拟化发展中的核心技术分析

阳沁宏

摘 要：经过多年发展，互联网已经从几台电脑的互联发展为庞大的网络体系，深入到各个家庭中，将人们紧密联系在一起，互联网的发展改变了传统的生活与商业模式，与此同时，人们也对互联网的改造提出了要求。该文主要针对未来网络虚拟化发展的核心技术展开分析。

关键词：未来网络 虚拟化发展 核心技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0012-02

在互联网的发展伊始，其主要目的就是为了满足人们的日常需求，现在已经从单一的数据业务发展到包含互联网所有应用的服务，并且已经开始进入实时业务、流动媒体等多项领域。互联网系统相关组织在2015年7月发布的数据表明，目前互联网节点已经超过6亿个，核心节点系统的数据处理分析能力已经达到每秒太比特级的全球超级信息系统。但是，由于互联网的多种服务分别是由不同供应商所提供的，所以这些服务在采纳一种新的架构或者对现在使用框架进行修改时相当困难，导致现在运用的互联网技术对其移动性带来一定的限制，使其核心路由器的扩展性无法真正展现出来，从而很大程度上降低了互联网安全机制方面的性能，使网络新技术的快速发展受到了制约。为了尽快解决互联网目前存在的问题并提升未来网络研究的创新速度，网络虚拟化的方法被开发出来，并成为以后互联网技术研究的重中之重。通过网络共享技术将节点一样的物理链路和路由器等网络资源构建成完善的、可信度高的、容易管理的虚拟网络环境，为不同形式的虚拟网发放特定的虚拟资源，完成资源共享和转发，提升基础设施资源利用效率，是网络虚拟化工作的重中之重。

1 虚拟化的技术基础分析

虚拟化在信息和通信相关领域的概念十分宽泛。这个概念第一次在计算机领域被提出还是在19世纪60年代，当时是用来表述网络物理资源中抽象出逻辑计算资源的一种技术手段。虚拟技术与隐藏/共享资源之间存在着紧密的联系，这其中同样包含一些虚拟资源，比如目标操作软件、硬件、CPU和显卡、网络或实践中使用的储存设备，就目前状况而言有很多虚拟化的概念。在计算机领域，虚拟化技术不仅运用到存储虚拟化、云盘虚拟化和内存虚拟化中，同时还被广泛运用在通行领域，虚拟化技术已经和许多技术紧密相关，比如异步传输模式、虚拟系统、多途径放射交换虚拟局域网、虚拟专有网络。

1.1 虚拟局域网

一个虚拟局域网是按照同一波段域下连接起来的一定数量的主机，而与它们之间的物理连接没有太大的关系。虚拟局域网在网络资源分享、管理和重新配置等方面灵活多样。曾经使用的虚拟局域网都属于第二层构建。一个虚拟局域网中的所有节点在 MAC连接段共同使用一个虚拟局域网名称，支持虚拟局域网的交换机对媒体进行访问控制， 并且使用虚拟局域网地址和虚拟局域网名称来转发帧。这个时候其他主机上的交换机就能够通过中继的方法连接起来，共同使用同一个虚拟局域网。

1.2 虚拟专用网

每个企业的专用通信网，其节点一般都是分散布置的，这些节点通过公共通信网使用轨道导通的方式连接在一起。每一个虚拟专用网都包含许多边缘用户设备，这些边缘用户设备能够连接到提供商边缘路由器上。虚拟专用网由于其功能的强大，取得了令人瞩目的成就，但是虚拟专用网和网络虚拟化还存在一定的差异：目前所使用的虚拟专用网都依赖于相同的技术和协议栈，在一定程度上导致多种组网方案相互影响；虚拟网资源不能够进行有效的隔离，虚拟专用网服务提供者和设施提供者承担的角色相对还是比较模糊。

2 感知性网络虚拟化技术的結构

网络虚拟化分层模型的构建过程主要包含3个结构层次：设施建设层、虚拟化叠加层以及服务层。设施建设层是许多基础设施提供者共同建设而成的，每个服务终端都是由大量的虚拟化节点构造而成，比如路由器及终端服务器等。服务终端通过虚拟化资源相同的表述方法对底层资源的合成细节进行弱化，从而为其他层次提供频率相一致的虚拟抽象资源。

虚拟化相互叠加的逻辑，有两种不同的层次：虚拟化子层和控制子层。这两种层次的叠加不仅能够实现网络隔离与资源共享，同时还能够与业务层面进行资源共享，并且还能够对基层的网络基础设施进行监控和管理，从而实现互联网上下层次的感知以及资源的合理分配。动态资源分配运用了通信网络的认知技术，能够十分详细地感知当前所处网络环境以及细微的网络状态变化，然后通过自管理和自学习能力来完善管理任务的自动化进程，最终实现对网络的优化。

根据上述动态资源分配与分层架构技术，可以构建出虚拟网络流程，在这一流程中，资源的抽象、管理以及映射是关键，在具体的操作流程中，需要先发布出资源请求，利用资源描述方式来分析物理资源与用户需求之间的匹配性，重点关注其中的链路宽带、处理能力、拓扑信息等资料，现有的虚拟资源描述方案主要采用可扩展标记语言来进行分析，可以满足其层次性、可扩展性的要求。在虚拟资源的映射上，则需要先准确分析需求，再划分虚拟网络，映射到基础设施中，这也是整个虚拟网络构建的核心。此外，资源的映射是一个多目标问题，不仅要关注用户链路和节点需求，还要尽量降低资源的开销，在这一过程中，需要应用到映射算法，收集资源的状态与属性，采用列表法进行分析，集中进行调度与查勘。

3 结语

当前互联网“端到端透明传输”理念为的是传输的快捷性和用户使用的方便性，但是它在服务质量和安全性上存在着一定的缺陷。因此需要对未来网络虚拟化的关键技术进行优化传递，提高安全性。

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