虛擬化網(wǎng)絡的信譽評估及映射技術研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和革新，網(wǎng)絡虛擬化已經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。當前的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)嚴重骨化，從上層應用到底層硬件的剛性設計嚴重限制了新的技術和應用的部署和推廣。作為一門新型的研究領域，網(wǎng)絡虛擬化具有方便實施和部署、應用多樣化、易于管理和擴展等特點，因而引起了學術界研究人員的高度關注。它通過清晰劃分邏輯層和物理層，可以提高網(wǎng)絡應用的靈活性，有效地解決當前互聯(lián)網(wǎng)的骨化問題。
　　 虛擬網(wǎng)的信譽評估和映射技術是保證服務可靠性的兩個

2、重要技術環(huán)節(jié)，成為了網(wǎng)絡虛擬化的熱點研究問題。在網(wǎng)絡虛擬化環(huán)境下，用戶對于網(wǎng)絡和服務的選擇更具多樣性，不同角色之間的交互更為頻繁。一個合理的信譽評估模型既可以為用戶選擇網(wǎng)絡、服務提供決策向?qū)?，也可以很好地監(jiān)督運營商提高服務質(zhì)量，有效地保證了整個網(wǎng)絡環(huán)境的服務秩序；而虛擬網(wǎng)映射技術是實現(xiàn)網(wǎng)絡虛擬化的基礎，映射機制的優(yōu)劣直接決定著虛擬化平臺的效率。本文針對網(wǎng)絡虛擬化服務可靠性的兩個技術保障，一方面，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡環(huán)境中信譽模型的研究基礎上，結合

3、網(wǎng)絡虛擬化環(huán)境的特殊需求，采用概率分布的數(shù)學方法，構建出了適合網(wǎng)絡虛擬化環(huán)境的信譽模型。另一方面，針對當前映射機制中不能充分利用物理資源的缺陷，提出了一種有效的虛擬網(wǎng)映射機制。主要的研究成果包括以下四個方面：
　　 (1)在傳統(tǒng)的信譽評估研究基礎上，提出了一種基于樸素貝葉斯網(wǎng)絡的虛擬網(wǎng)信譽評估機制。根據(jù)虛擬網(wǎng)和其所提供的服務/應用的關系，結合樸素貝葉斯網(wǎng)絡的數(shù)學特性，把虛擬網(wǎng)和其所提供的服務抽象表示為一個簡單的貝葉斯網(wǎng)絡，虛擬網(wǎng)

4、作為網(wǎng)絡的根節(jié)點，其所提供的服務作為網(wǎng)絡的葉子節(jié)點，然后根據(jù)用戶對具體的服務/應用的評估數(shù)據(jù)，結合貝葉斯網(wǎng)絡的概率運算規(guī)則，計算出不同需求下虛擬網(wǎng)或者服務的信譽值。另外，為了保證評估模型對差評的敏感性和謹慎度，在上述模型的基礎上，對評估結果進行了差評敏感處理，使得模型中的信譽具有“上升慢，下降快”的特點。
　　 (2)提出了一種基于Dirichlet分布的信譽評估機制。該機制是根據(jù)數(shù)學上的Dirichlet概率分布的應用特性，在

5、Josang等人提出的Dirichlet信譽系統(tǒng)基礎上，結合上述“差評敏感”處理的設計，對用戶的離散評估記錄進行Dirichlet概率期望運算，計算出一個連續(xù)的信譽值。模型中，把被評估實體(服務或者虛擬網(wǎng))的評估等級抽象為Dirichlet分布的K個不相交的狀態(tài)，根據(jù)Dirichlet的概率期望計算公式，把用戶的評估轉(zhuǎn)化為實體的信譽值。另外，為了保證評估的客觀性和穩(wěn)定性，引入了動態(tài)先驗率的概念，印把上個周期的評估結果作為下個周期評估結果

6、的先驗信譽，實驗結果表明，基于動態(tài)先驗率的Dirichlet信譽模型可以進一步提高了評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同樣，由于信譽系統(tǒng)一般都會對差評比較敏感，因此，對上述模型計算結果進行了“差評敏感”處理，使得系統(tǒng)對于差評記錄保持一定的敏感度。雖然在數(shù)學上，Dirichlet概率分布比較復雜。然而，在本模型中，根據(jù)Dirichlet分布的應用特性，僅使用了其概率期望的公式計算實體的信譽值，最終的信譽值即為概率分布的概率期望，所以模型的計算復雜度并不高

7、。
　　 (3)提出了一種物理節(jié)點可重復映射的虛擬網(wǎng)映射算法。一般在節(jié)點映射過程中，同一個虛擬網(wǎng)中不同節(jié)點一般均映射到不同的物理節(jié)點上。而在實際的網(wǎng)絡虛擬化環(huán)境中，同一個虛擬網(wǎng)的不同節(jié)點可以映射到相同的物理節(jié)點上。為此，本文在傳統(tǒng)映射算法的基礎上，提出了一種物理節(jié)點可重復映射的虛擬網(wǎng)映射算法。算法中，先對物理節(jié)點的潛在資源按照從大到小的順序進行排序，在映射同一虛擬網(wǎng)時，盡量保證虛節(jié)點映射到同一物理節(jié)點上，這樣可以有效地減少了虛鏈

8、路的映射成本，因為同一物理節(jié)點內(nèi)部通信可視為無窮大，其映射的虛節(jié)點之間的鏈路不再需要映射，降低了映射算法的復雜度，節(jié)約了鏈路資源，提高了映射率。為了進一步提高鏈路映射率，采用K短路徑搜索的方法映射鏈路，即在成功映射的虛節(jié)點之間，按照K遞增的方式搜索K短路徑(初始K=1，即最短路徑)，直到鏈路能夠成功映射為止。實際上，K短路徑的搜索是用搜索時間來換取鏈路映射的成功率。具體K的搜索上限取決于具體的應用環(huán)境。
　　 (4)提出了一種基

9、于分類預處理的鏈路可分流的虛擬網(wǎng)映射算法。上述的物理節(jié)點可重復映射的映射算法盡管有效地提高了節(jié)點映射的成功率，然而在其鏈路映射過程中，由于對K短路徑的搜索效率很低，其算法開銷比較大。為此，結合網(wǎng)絡最大流量算法，對鏈路映射過程做了改進，允許虛鏈路分流映射到不同的物理路徑上，只要保證這些物理路徑的帶寬總量滿足虛鏈路的帶寬需求即可。這樣，有效地利用零散的帶寬資源，提高資源的利用率，潛在提高了鏈路的映射率。由于采用最大流算法對鏈路映射進行分流處