摘要：随着信息技术的飞速发展,网络通信系统正经历着前所未有的变革。网络功能虚拟化和软硬件融合作为这一变革的重要组成部分,成为现代网络系统设计与实现的关键技术。网络功能虚拟化通过将传统的硬件网络设备功能抽象为软件模块,实现网络服务的灵活部署和管理。而软硬件融合则通过充分发挥软件和硬件的优势,优化系统性能和资源利用率。这两者相互结合,推动网络系统向更高效、灵活、可扩展的方向发展。文章深入研究网络功能虚拟化与软硬件融合的系统设计与实现,通过探讨和总结研究成果,为网络系统设计与实现提供有益指导。

摘要：针对网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)环境下安全服务链(security service chain,SSC)故障问题,提出一种基于比例资源预留的备份恢复机制.该方法采用前摄性处理思想,预先在物理网络中按比例划分主备用资源并构造节点/链路候选集合;当发生节点故障时,从候选集合中选取重映射目标并为其分配预留的备用资源,利用改进的离散粒子群(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法及时地解决节点故障重映射问题,在降低资源占用的同时提高故障修复率;当发生链路故障时,通过改变底层物理路径流量分割比例,将受影响流量迁移到候选集合的可用链路中,设计动态路径分割算法有效解决了链路故障重定向问题,实现底层物理网络资源剩余价值最大化.仿真实验验证了算法在不同物理网络环境下的适应性和不同故障模型下的有效性,此外,还初步探索了主用比例的取值对所提备份恢复机制的影响.

摘要：网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)旨在以软件的方式实现网络功能从而替代传统网络中的专有硬件设备.为了应对日益增长的资源密集型需求,面向软件的网络功能虚拟化带来了如虚拟网络功能的管理、低延迟的调度和虚拟网络资源分配等问题.虚拟网络功能调度问题本身为NP-hard,在虚拟网络功能资源调度延迟的特定问题上,为保证良好的用户体验,需要确保网络资源被合理地分配和协调以防止资源的过度供应和保持端到端低延迟.针对网络资源调度的延时问题建立了以最小化资源调度总体服务延迟为目标的整数线性规划模型.此外,为了满足网络动态性较高的特性,设计了一种基于贪婪的启发式算法,此算法首先构建辅助图,然后根据考虑到网络传播时延影响的不同业务链之间的时延影响分析来选择资源调度方案,并且对很多点处理功能采用了多路传输的方式.最终的实验结果表明:所提算法可以有效地指导模型的求解,在降低网络总体服务延时方面比之前相关研究有5%～15%的性能提升.

摘要：软件化的出现意味着对网络设计和管理的重新思考,在铁路领域引入网络功能虚拟化具有挑战性,但其能够颠覆性地改进管理系统,并为下一代铁路通信网络铺平道路。网络功能虚拟化具有对资源的灵活共享和调配、能够提高资源利用率等优势。本文分析了网络功能虚拟化的原理和架构,重点阐述了网络功能虚拟化在轨道交通通信网络里的应用场景和关联技术,并探讨了网络功能虚拟化及其在轨道交通通信网络中应用潜在的机遇与挑战。

摘要：针对终端用户开发与部署网络服务的问题,提出了一个基于网络功能虚拟化技术的网络服务编排环境.该环境主要包含3部分:虚拟网络功能数据模型用于适配异构的网络功能,将网络功能以可视化的形式呈献给用户;服务编排环境用于协助用户完成网络服务流程的设计;服务执行环境用于协助用户完成网络服务的部署与运行. 3部分构成了轻量级虚拟网络功能编排工具(LVO).将该工具引入相应的开发方法,用户可以在网页浏览器上通过易用的图形化界面“设计即开发”的方式开发网络服务.通过面向用户的实验和系统性能实验,评估了该网络服务生成环境.评估结果表明,LVO可有效降低普通用户的工具学习时间,提高网络服务开发的正确率.

摘要：新型网络设备和新协议进入实用前,最为关键的一步是在真实网络环境下进行彻底地测试验证,通常要购置大量的网络设备搭建接近真实的网络测试环境.然而,对于诸如空天地一体化网络等大型基础设施而言,进行这种测试会面临成本巨大、周期漫长、技术不成熟和不安全等诸多困难.虚拟化技术将物理资源转换为逻辑或虚拟的资源,并使得运行在抽象层之上的用户、应用或管理软件能在不需要掌握底层资源物理细节的条件下管理和使用这些资源.网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization,NFV)基于虚拟化技术用软件可以实现网络功能,以代替传统硬件加软件方式实现各种网络功能或网络设备.这些技术为解决上述难题提供了可能.该文利用了NFV具有的功能真实、性能适中和成本低廉等特点,针对网络测试平台面临的重大技术难题提出了测试保真性的概念.测试保真性是指网络试验平台能够提供测试结果的真实性、与网络环境的兼容性和应对多种应用场景的适应性的统称.该文提出了基于网络功能虚拟化(NFV)的网络试验平台(NFV based Network Testing Platform,NFVNTP)的体系结构,它包括了虚拟化平台功能和定制虚拟化网络功能组件两个层次.该文还提出了NFVNTP组件模型,其中包括虚拟化路由组件、虚拟交换机组件、虚拟化网络性能组件和特种网络等几种主要组件,最后给出了一种设计NFVNTP的系统方法.为了便于用软件配置实现或重现NFVNTP,该文还讨论了NFV网络的形式化描述技术.为了验证本文提出的概念与方法,该文构建了一个NFVNTP原型系统.为验证NFVNTP原型系统的有效性,该文给出基于NFVNTP的两个试验例子:一个试验用于对工作在海空环境中的某待测网络设备进行了兼容性测试,在该虚拟海空环境中包括了窄带数据链和同步通信卫星信道;另一个试验对两个软件定义网络(SDN)经广域网互连进行了性能测评,一个实际的SDN网络中的视频能够通过NFVNTP传输到另一个实际的SDN中.试验结果表明,NFVNTP不仅能够提供类似实际网络的测试保真性,而且具有经济、高效、安全等优良的试验特性.

摘要：网络负载均衡器是实现网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)的重要功能组件,通过其准确的业务负载分担,运营商可以灵活、高效地实现业务能力增强和容量扩展.基于DPDK技术框架设计实现了面向NFV的高性能4层网络负载均衡机制及系统HVLB,能够灵活部署运行于主流虚拟化平台.HVLB整体采用软件定义网络(software defined networking,SDN)思想设计,实现调度策略制订和数据转发的有效分离.在转发端基于用户空间实现多核多队列高效数据处理架构,同时保证各处理队列间的数据访问隔离和任务处理均衡;在控制端基于网络链路和计算相结合的综合能力作为NF选择和转发策略的制订依据,在实施业务数据准确分发的基础上保障了网络性能.基于KVM的原型系统实验结果表明:与现有LVS系统相比,HVLB极大地提升了数据包处理与转发性能,并实现了64字节UDP数据包的线速转发.

摘要：为了提高网络管理的效率,提出了基于网络功能虚拟化技术的网络流量监控系统。系统通过提供路由功能来替代传统的网络层硬件设备,在网络命名空间中设计了过滤器来实现实时网络流量统计。实现了一个虚拟交换机,并使用OpenFlow建立了流量监控系统来管理网络。实验结果表明,所提出的系统以较低的成本实现了与传统硬件网络相似的性能。

摘要：为了提高高校网络管理效率、降低运营成本,本文提出了一种基于网络功能虚拟化的高校网络总体框架,用于优化高校网络管理。首先,结合网络功能虚拟化和云计算技术,设计高校网络总体架构,以提高网络的可靠性和弹性;然后,以成本最小化为目标建立混合整数线性规划优化模型,通过合理分配数据中心资源,最大限度地降低总网络成本;最后,通过实验评估该模型的有效性。结果表明,该模型能大幅降低高校网络的成本。

摘要：基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)技术提出了一种灵活可控的移动节点辅助软件定义传感网络(MA-SDSN).首先,提出了3层网络架构来克服传统无线传感器网络(WSN)固有的分布式管理和网络僵化问题.然后,搭建了MA-SDSN网络研究开发平台,实现了哑结点、软件定义节点和移动辅助节点,设计了南向接口从而为控制器和传感器节点之间提供一系列通信帧,开发实现了北向接口,对网络控制器的具体功能(包括拓扑发现、动态组网、帧处理、移动性管理和虚拟化等)进行了详细阐述.在提出的MA-SDSN网络模型的基础上,设计了基于移动节点和节点权重的马尔可夫链重定位(MMWR)拓扑控制算法.仿真和分析表明,提出的MMWR算法降低了平均节点能耗从而有效扩展了网络生命期.