本文對虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建進行了深入的研究。為了滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸需求，解決目前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨著的巨大壓力，人們使用虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)將底層的物理設(shè)備虛擬化，從而實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建，并通過合理使用虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法來有效提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，從而達到對底層物理設(shè)備的集中管理、降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署維護成本、降低網(wǎng)絡(luò)平均傳輸時延、提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率的目的。此外，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以實現(xiàn)對底層的物理資源進行統(tǒng)一調(diào)配與管理，實現(xiàn)資源的最大化利用。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化;虛擬網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)交互;構(gòu)建鏈路

一、研究背景及意義

隨著社會的進步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｉ钪?，上網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越來越大，因此，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤絹碓礁?，這也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)流量的快速增加，因此，目前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨著巨大的壓力，為了能夠滿足服務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商必須購置部署大量昂貴的專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。然而，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)無法實現(xiàn)對底層物理設(shè)備的集中管理，在不同的通信廠商、不同的物理設(shè)備資源之間存在巨大的差異，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn)，其中，數(shù)據(jù)傳輸與交互效率的底下是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)問題的重要原因之一。

為了有效結(jié)果這一問題，促進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，人們提出了虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)。虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)是通過將物理設(shè)備虛擬化，來動態(tài)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路由機制，通過合理的虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法來提高數(shù)據(jù)傳輸與交互的效率，以期達到降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署成本、降低網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸時延的目的。

在實際生產(chǎn)中，合理的使用虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率。首先，需要將物理設(shè)備資源抽象為虛擬網(wǎng)絡(luò)資源，再通過選擇合適的鏈路添加算法來實現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，進而實現(xiàn)最佳數(shù)據(jù)傳輸路徑選擇。通過使用該方法可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度和平均傳輸時延。

二、網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化是一個抽象的概念，通過使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，可以屏蔽不同的生產(chǎn)廠商之間底層物理設(shè)備的差異性，以此來實現(xiàn)不同廠商之間底層基礎(chǔ)設(shè)施的共享，并建立共同的虛擬網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)固化問題的基本解決方案之一。使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以實現(xiàn)對現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商之間的設(shè)備共享，更好地應(yīng)對多樣化的客戶需求。此外，可以通過虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)來進行路由計算和數(shù)據(jù)存儲

目前，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者以及各大運營商的主要研究對象之一。隨著研究的深入，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了從單一網(wǎng)絡(luò)到異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、從部分資源虛擬到全部資源虛擬的發(fā)展趨勢，同時，虛擬化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了越來越多的多樣化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，正在逐步進入人們的生活。

三、虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

目前，物理網(wǎng)絡(luò)中接入了越來越多的業(yè)務(wù)種類和業(yè)務(wù)形式，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。雖然目前已經(jīng)實現(xiàn)了越來越多的大規(guī)模物理資源部署，數(shù)據(jù)傳輸效率也更加高效，但是有限的網(wǎng)絡(luò)資源仍舊無法滿足日益增長的業(yè)務(wù)需求。因此，如何構(gòu)建高效的虛擬網(wǎng)絡(luò)是目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要解決的重要問題。

虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以通過將基礎(chǔ)設(shè)施和鏈路資源虛擬化來動態(tài)、靈活地創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)拓撲，通過選擇合適的鏈路添加算法，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸時延最優(yōu)化，為用戶提供更加快速可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信服務(wù)，滿足未來網(wǎng)絡(luò)的靈活性和動態(tài)性要求。此外，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)可以實現(xiàn)對底層的物理資源進行統(tǒng)一調(diào)配與管理，實現(xiàn)資源的最大化利用。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以將物理資源抽象為虛擬資源，使得在物理資源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上構(gòu)建符合實際業(yè)務(wù)需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)成為可能?？刂破矫婵梢詫崿F(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和鏈路信息的管理，通過對網(wǎng)絡(luò)資源的集中管理與調(diào)配，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能和用戶需求，選擇不同的鏈路算法，以此來獲取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)路徑，實現(xiàn)低網(wǎng)絡(luò)時延。合理的鏈路添加算法可以有效減少虛擬網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建的計算工作量，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的顯著提高。此外，還可以根據(jù)不同的構(gòu)建目標和具體的業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)，選擇不同的鏈路算法，使構(gòu)建出的網(wǎng)絡(luò)更加滿足實際要求，來達到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

四、網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建算法

在我們現(xiàn)實生活中接觸的大部分網(wǎng)絡(luò)都具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，但是到目前為止并沒有提出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的準確定義，科學(xué)家普遍認為，想要研究和總結(jié)不同的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上的相似性，需要使用圖作為統(tǒng)一的表述工具。從某種意義上來說，網(wǎng)絡(luò)可以看做是由一些節(jié)點通過一定的方式進行連接的一個系統(tǒng)。節(jié)點表示具體的網(wǎng)絡(luò)單位，而節(jié)點之間的連線則表示各單位之間的連接。通過對大量真實網(wǎng)絡(luò)進行試驗分析，結(jié)果表明，真實的網(wǎng)絡(luò)幾乎都具有小世界效應(yīng)。因此，本文選擇小世界網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建算法作為主要研究對象。

在實際生產(chǎn)中，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景和網(wǎng)絡(luò)需求，合理選擇虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法可以有效提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。常用的小世界網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建算法包括：基于最大度數(shù)差鏈路添加算法，基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法，基于最大點度中心參數(shù)差的鏈路添加算法以及基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加算法。

1.基于最大度數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大度數(shù)差的鏈路添加算法是小世界模型的啟發(fā)式算法，該算法選擇了網(wǎng)絡(luò)中具有最大度差異的兩個節(jié)點，通過在這兩個節(jié)點之間添加新鏈路，來構(gòu)建小世界網(wǎng)絡(luò)。算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)圖中所有的連線，計算網(wǎng)絡(luò)圖中每個節(jié)點的度數(shù)并進行排序，最后選擇度數(shù)最大的頂點與度數(shù)最小的頂點來添加新鏈路。

2.基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大介數(shù)中心參數(shù)差的鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中的所有節(jié)點，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大介數(shù)中心參數(shù)差的兩個節(jié)點來添加新的鏈路。

3.基于最大點度中心參數(shù)差的鏈路添加算法

基于最大點度中心參數(shù)差的鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中的所有節(jié)點，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大點度中心參數(shù)差的兩個節(jié)點來添加新的鏈路。

4.基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加算法

基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加鏈路添加算法遍歷了網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中的所有節(jié)點，選擇網(wǎng)絡(luò)中具有最大中心聚集系數(shù)差的兩個節(jié)點來添加新的鏈路。該算法的關(guān)鍵之處在于，每次添加新鏈路后，只對最短距離發(fā)生改變的兩個節(jié)點的最短距離進行更新。該算法可以有效降低網(wǎng)絡(luò)路徑長度。

五、總結(jié)

本文重點研究了四個小世界網(wǎng)絡(luò)鏈路添加算法。其中，基于中心聚集系數(shù)差高效鏈路添加算法作為一種高效的鏈路添加算法，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)平均路徑長度，使用該算法可以有效減少虛擬網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建的計算工作量，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的顯著提高。

作者簡介：徐會波（1975-），男，湖北武漢人，碩士研究生，講師，研究方向：電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。