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關(guān)于自適應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型的構(gòu)建分析的論文
當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，虛擬網(wǎng)專用技術(shù)（VPN）與虛擬網(wǎng)絡(luò)映射技術(shù)存在類似的方面，它們均是共享底層網(wǎng)絡(luò)資源。同時(shí)，結(jié)合約束條件來(lái)構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)。但是構(gòu)建 VPN 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只考慮了底層鏈路資源約束條件。而虛擬網(wǎng)絡(luò)映射技術(shù)將請(qǐng)求約束條件、底層節(jié)點(diǎn)資源和鏈路資源約束條件等因素考慮在內(nèi)，來(lái)構(gòu)建匹配的虛擬網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)。這能克服 VPN 技術(shù)帶來(lái)的專網(wǎng)專用問題，最大化底層網(wǎng)絡(luò)資源共享優(yōu)勢(shì)。
本文對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)存在的一些問題進(jìn)行了分析，如物理網(wǎng)絡(luò)固化[1]、資源利用率低[2]、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等，提出了帶自適應(yīng)因子的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法。綜合考慮了鏈路負(fù)載能力、虛擬網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)數(shù)等參數(shù)，并在遺傳迭代過程中加入自適應(yīng)因子。
1、底層網(wǎng)絡(luò)及虛擬網(wǎng)絡(luò)關(guān)系構(gòu)建
在實(shí)際的研究中，虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型[3]可分為三大模塊進(jìn)行構(gòu)建，包括底層資源模塊、虛擬網(wǎng)絡(luò)模塊以及虛擬網(wǎng)絡(luò)映射關(guān)系[4]。其中底層資源模塊與虛擬網(wǎng)絡(luò)模塊可抽象為圖論中無(wú)向圖模型，同時(shí)可構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)。
2、虛擬網(wǎng)絡(luò)映射關(guān)系描述
虛擬網(wǎng)絡(luò)映射關(guān)系可以描述為映射：→，其中 Vv（G） V（G），Ev（G）E（G），φv（G） φ（G）。虛擬網(wǎng)絡(luò)映射首先是將虛擬節(jié)點(diǎn)映射到滿足資源約束條件的底層節(jié)點(diǎn)之上，然后將虛擬鏈路再映射到滿足其帶寬、時(shí)延等約束條件的底層無(wú)向圖路徑上。
3、自適應(yīng)因子的選擇
本文算法是基于遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)，為了獲得更好的遺傳算法性能，加入的自適應(yīng)因子 Fit（n）（公式1）主要對(duì)交叉率 Pc、變異率 Pm 進(jìn)行調(diào)整。Fit（n）在第 n 代時(shí)，當(dāng)適應(yīng)因子值相較于上一代有一定的提高時(shí)，優(yōu)良基因在種群進(jìn)化過程中得到保留的機(jī)會(huì)也將更大。適應(yīng)度因子越高，收斂性越好，資源利用率越高。
4、算法偽代碼設(shè)計(jì)
文章算法是基于遺傳算法改進(jìn)，主要在尋找最優(yōu)路徑過程中，將自適應(yīng)因子加入考慮進(jìn)去，結(jié)合輪盤法思想，盡可能在最短迭代過程中獲得最優(yōu)的解。
5、底層網(wǎng)絡(luò)資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
公式（3）表示底層線路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差。在公式（3）中 pro（φv（vvi，vvj））指被選中的鏈路負(fù)載能力。
6、實(shí)驗(yàn)仿真
文章主要使用 cloudsim 進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，生成50個(gè)物理節(jié)點(diǎn)，100 條鏈路帶寬為 10Gbps 的物理拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)模型。虛擬網(wǎng)絡(luò)映射請(qǐng)求時(shí)間間隔在20個(gè)單位，生命周期為60個(gè)單位時(shí)間，虛擬網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)數(shù)50，且需要的虛擬節(jié)點(diǎn)數(shù)區(qū)間在 [2，15]，虛鏈路帶寬請(qǐng)求在 [100Mbps，1Gbps]。仿真實(shí)驗(yàn)算法（FGA）主要與基于單徑多商品流模型的 MC算法、簡(jiǎn)單遺傳算法（SGA 算法）的線路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差、網(wǎng)絡(luò)資源利用率兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果如圖1，圖2所示。
虛擬網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)數(shù)在增加時(shí)，線路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)波動(dòng)，F(xiàn)GA 算法的線路負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)差要優(yōu)于 MC 算法與SGA 算法。網(wǎng)絡(luò)資源利用率隨著虛擬網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)數(shù)的增多呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源利用達(dá)到平衡狀態(tài)，F(xiàn)GA 算法發(fā)對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率更加的高，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相對(duì)更加均衡。
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