网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）,作为一项新兴技术,将网络功能与专用设备解耦,并通过虚拟化技术将其以软件的形式部署到通用服务器上,形成虚拟网络功能（Virtual Network Function,VNF）。与传统网络相比,NFV的出现使得网络服务部署更加灵活和敏捷,为网络带来了极大的可扩展性。在支持NFV的网络环境中,网络服务所对应的数据流需要按照严格的顺序,依次通过一系列的虚拟网络功能,这样一组有序的VNF链也被称为服务功能链（Service Function Chain,SFC）。为了保证在不同网络环境下,更多的用户SFC请求可以被支持,运营商需要考虑物理节点和链路上的资源限制,设计一种有效的方法将VNF部署到适当的位置以节省资源成本,同时满足用户的服务质量需求,这一过程被称作为SFC的初始映射优化。另外,在网络功能运行阶段,用户服务流量不断变化,可能导致网络节点、链路过载以及用户端到端时延冲突等问题。此时,需要对网络中运行的SFC进行重构,即对相关的VNF迁移,保证网络具备良好的延展性和可靠性,这一过程被称作为SFC的动态重构优化。近年来,有关SFC的映射和重构机制的研究受到了业界和学术界的广泛关注并且已经有了一部分出色的工作,但仍有一些问题需要解决。首先,在SFC的映射机制设计上,网络链路的资源使用往往是和VNF的利用率相冲突的,现有的SFC映射方案难以有效平衡两者之间的矛盾;其次,在网络节点过载或用户服务质量降低时,需要设计一个合理的SFC重构优化方案兼顾网络负载平衡、迁移成本和服务时延之间的性能。因此,针对以上问题,本文针对不同网络环境下的SFC映射优化和重构优化机制进行研究,并作出了以下贡献:1.在数据中心网络的SFC映射过程中,为了有效解决链路占用与VNF利用率之间的冲突问题,本文建立了数据中心网络中SFC映射问题的整数线性规划模型,以最小化网络链路资源开销为优化目标。随后,设计了一个基于VNF相关性感知的SFC映射算法来求解该问题。该算法旨在通过VNF的相关性聚合来解决链路占用和VNF利用率之间的矛盾。最后,本文在数据中心网络架构下进行了大量的评估实验。实验结果表明,与以往映射算法相比,该方法节省了约17%～54%的带宽资源,同时在SFC接受率以及VNF利用率等方面均有较好的效果。2.在数据中心网络的SFC重构过程中,本文假设在数据中心网络中每个部署的VNF都被多个SFCs使用,并根据当前的网络情况处理多个VNF实例并发迁移的最优位置分配。随后,将该问题公式化为一个整数规划模型,旨在最小化所有受影响的SFC端到端时延,同时确保网络负载平衡。本文提出了一个改进的遗传进化算法来解决这一问题。此外,为了减少大规模网络下的计算开销,另外设计了一种基于最优排序的多阶段启发式算法。最后,与以往的算法进行比较,所提出的方法可以在不同规模网络下有效降低约11%～24%的SFC平均时延,同时确保网络负载平衡。3.在移动边缘网络的SFC重构过程中,用户在边缘持续移动且不同用户通常对服务有不同的时延需求。本文着重研究了边缘网络中具有资源容量限制的SFC重构问题。首先,将该问题公式化表达为一个整数规划模型,目标是最小化用户服务的端到端时延和运营商的网络成本。为了支持用户服务的无缝迁移,设计了一个基于Dijkstra的迁移算法获取SFC数据迁移路径。然后,将该问题转化为等效的最短路径问题,同时设计了一种基于动态规划的SFC迁移算法。最后,本文基于真实数据集进行了广泛的实验模拟。实验结果表明,该方法优于以往研究,能够在保证用户服务时延的前提下,有效降低运营商约21%～54%的网络成本。