论文部分内容阅读
互联网作为人类社会最重要的基础设施之一,在政治、经济、教育和文化等诸多方面均发挥着无可替代的作用。然而,现有互联网的体系结构几十年来几乎没有发生改变,“静态”、“僵化”的网络体系架构使其逐渐暴露出资源利用低、服务质量差等一系列弊病。为此,世界各国纷纷开展新型网络体系架构的研究。智慧标识网络作为我国自主研发的全新未来网络体系架构,旨在从根源上解决现有互联网的“三重绑定”问题,在国际上抢占未来信息领域的制高点。本论文依托智慧标识网络的设计思想,针对如何优化服务的网络时延、如何提高服务的可靠性和如何提高网络的能源效率三大问题,对服务链资源适配关键技术开展深入研究。主要工作和创新点如下:(1)针对端到端时延问题,研究智慧标识网络中低时延的服务链资源适配机制。论文阐述了跨域服务功能链的部署过程和分层编排的设计思想。然后,考虑到跨域服务功能链会产生额外的网络时延,本文提出了一种基于整数线性规划的优化方法,将服务链跨域部署问题简化为服务链分割和子服务链映射两个子问题。接着,为了解决该优化方法在大规模网络中遇到的计算复杂度问题,本文基于隐马尔可夫模型设计了服务功能链的数学模型,提出了基于改进维特比的启发式算法,以获得端到端时延最小化的服务功能路径。最后,通过大量的对比仿真实验分析比较了本方法在不同大小规模网络中的应用性能。(2)针对高可靠性问题,研究并提出一种高可靠的服务链资源适配机制。首先,设计了服务功能链的可靠性模型。在此基础上,通过冗余策略满足不同网络服务的可靠性需求,将可靠性保障的服务链映射问题构建为基于混合整数线性规划的优化问题,最小化冗余服务链产生的额外资源成本。此外,提出一种可靠性感知的服务链映射算法,利用冗余策略提高服务链的系统可靠性,基于人工蜂群算法引入惩罚函数和Deb准则共同解决具有约束条件的最优化问题。仿真结果表明,合适的参数设置对于该方法的性能非常重要,且验证了冗余策略对于提高服务链的可靠性是可行有效的。此外,通过对比仿真实验,所提出的方法在请求满足率和平均成本上具有一定优势。(3)针对能源效率问题,研究并提出一种绿色节能的服务链资源适配机制。首先,设计了服务功能链的能耗模型。在此基础上,考虑服务请求的若干约束条件,提出了能源感知的服务链映射算法,为不断到来的服务链请求制定功耗最低的服务功能路径,最小化服务链映射之后产生的额外功耗,以提高网络的能源效率。此外,随着服务链请求的不断到达和不断到期,考虑到基础设施网络的资源分布会动态变化,提出了能源感知的服务链迁移算法,通过资源整合为正在工作的服务功能链更新服务功能路径,以进一步降低能耗。通过对比仿真实验证明,就平均功耗和实时功耗方面,所提出的算法性能较好,还可以保证较低的阻塞率。