多故障场景高效虚拟网络生存性机制

Network virtualization is one of the important features and evolving directions of future network. The survivability of virtual networks is very important for the normal operation of the virtual networks and the services running upon them. Therefore, It is necessary to reasearch the survivable mechanisms for virtual networks against different substrate failure scenarios...For the moment, there are some problems that have not been solved sufficiently in the research field of virtual network survivability, such as resource efficiency, node location constraints, and effectiveness of survivability. Aimed at the above issues,this project will propose different survivability strategies for different substrate failure scenarios. The main topics of the project are: 1) To design survivable virtual network embedding methods against single link failure based on characteristics of backup resources; 2）To design the survivale virtual network embedding methods against single node failure based on node location constraints;3) To research the topology-aware virtual network survivable mechanisms against multiple random failures; 4) To study virtual network survivable mechanisms against disaster failure based on risk prediction. And at last, the above mentioned mechanisms and algorithms will be validated by emulations. According to the above research, the project will provide the theoretic and technology basis for the virtual network survivable mechanisms in network virtualization environment.

网络虚拟化是未来网络的重要特征和演进方向。保障虚拟网络的生存性对于故障条件下虚拟网络及其业务的正常运行具有重要的意义。因此针对网络虚拟化环境中不同的底层故障场景，需要研究相应的虚拟网络生存性机制。.针对当前虚拟网络生存性研究尚未充分解决的资源效率、节点位置约束、生存性效果等方面的问题，本项目面向不同的底层网络故障场景，设计相应的生存性策略。本项目的研究内容包括：1）设计基于备份资源特性的单链路故障虚拟网络生存性映射方法；2）设计基于节点位置约束的单节点故障虚拟网络生存性映射方法；3）研究拓扑感知的多重随机故障虚拟网络生存性机制；3）研究基于风险预测的灾难故障虚拟网络生存性机制；最后通过仿真实验验证相应的机制与算法，为网络虚拟化环境中虚拟网络的生存性机制提供理论和技术基础。

网络虚拟化是未来网络的重要特征和演进方向。虚拟网络及其承载的业务高度依赖于底层物理网络的正常可靠运行。本项目面向网络虚拟化环境中底层网络发生故障下虚拟网络的生存性需求，针对单链路、单节点、多重随机故障和灾难故障这几种典型的底层网络故障场景，以及这些场景下虚拟网络生存性映射研究的不足，分析并选取恰当的生存性策略，设计经济高效的虚拟网络生存性映射机制，本项目主要研究内容和结果概述如下：.(1)针对对单链路故障，本项目提出一种兼顾资源成本和网络负载均衡的资源分配方案，采用线性规划建模并求解该虚拟网络生存性映射问题，基于对工作资源和备份资源的不同策略设计目标函数，同时提出求解备份资源共享量的限制条件。.(2)针对单节点故障，本项目提出了一种满足节点位置约束的高效生存性映射机制。项目提出一种分解的物理网络模型分别对虚拟网络的主用资源和备份资源加以映射，并提出一种基于共享的备份资源成本模型，设计生存性映射算法，求得最优的资源共享方案。.(3)针对多重随机故障，本项目提出一种混合策略下基于拓扑感知的面向生存性映射机制，在虚拟网络初始映射过程中，通过量化并定义物理节点的可恢复度，提出基于网络整体生存性的虚拟网络初始映射算法；在虚拟网络的恢复过程中，针对不同类型物理网络节点连通度和节点能力差异，研究并提出不同的重映射算法，兼顾虚拟网络的生存性和物理网络的资源成本。.4)针对灾难故障，本项目提出一种基于故障风险的尽力而为的虚拟网络生存性机制。该机制基于风险模型在资源初始化分配时充分考虑到潜在的故障发生风险，并在此基础上提出一种多路径的映射策略，减少故障发生时的损失，并充分利用底层拓扑中碎片化资源，提高物理网络的资源利用率。.本项目的研究成果为网络虚拟化环境中的针对底层网络故障的虚拟网络生存性机制提供理论和技术基础。