核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究

蔡建軒　李梅

摘要：在社會發(fā)展新時期，我國計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到充分發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在人們生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越廣泛。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新時期，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用有利于實現(xiàn)對各種網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)度，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。由此可見，網(wǎng)絡(luò)虛擬化具有重大意義。該文結(jié)合移動核心網(wǎng)絡(luò)實際情況，介紹了核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的重大意義，并在此基礎(chǔ)上對核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，希望對今后核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的發(fā)展能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：核心網(wǎng)絡(luò)；虛擬化；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）36-8603-02

在21世紀(jì)，我們進(jìn)入到信息化和網(wǎng)絡(luò)化的時代，在這種時代背景下，網(wǎng)絡(luò)在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和人們生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著經(jīng)濟社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的依靠程度不斷增強。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，核心網(wǎng)路其中一個重要組成部分，多年來，核心網(wǎng)絡(luò)以其獨特的地位為我國經(jīng)濟社會發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。目前，在核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時，各種虛擬化技術(shù)也在不斷發(fā)展，虛擬化技術(shù)在核心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用使核心網(wǎng)絡(luò)處于一個虛擬的運行環(huán)境之中，它不僅可以擴大核心網(wǎng)絡(luò)中硬件的容量，而且還可以簡化核心網(wǎng)絡(luò)中各種軟件的配置，對于提高核心網(wǎng)絡(luò)的工作效率具有重大意義。因此，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新時期，為了順應(yīng)時代發(fā)展潮流和滿足現(xiàn)實發(fā)展需要，我們要加強對核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的研究和應(yīng)用，從而使核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到一個新的發(fā)展階段，使它更好地為我們提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這里，我們就以移動核心網(wǎng)絡(luò)為例，對核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行探討。

1 核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的重大意義

在具體的應(yīng)用中，核心網(wǎng)絡(luò)處于核心控制層位置，是移動核心網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵性網(wǎng)絡(luò)。目前，用戶的數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)不斷增加，這對移動核心網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，而過去傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署方法已經(jīng)不能滿足新時期的發(fā)展要求。鑒于此，我們要促進(jìn)移動核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化變革，從而使移動核心網(wǎng)絡(luò)更好地滿足廣大用戶的需求。具體來講，移動核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的重大意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面。第一，有利于提高網(wǎng)絡(luò)硬件資源調(diào)度的靈活性。在移動核心網(wǎng)絡(luò)中，由于受到部署方式等因素的影響，網(wǎng)絡(luò)中硬件資源的共享程度比較低，資源調(diào)度的靈活性比較差，導(dǎo)致日常工作中無法依據(jù)業(yè)務(wù)需要來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的縮減或者增加。而實現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化以后，我們可以在同一網(wǎng)絡(luò)或者不同網(wǎng)絡(luò)間靈活地對各種網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)度，在很大程度上提高了核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用效率。第二，有利于提高新業(yè)務(wù)部署的速度。與現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)相比，虛擬化核心網(wǎng)絡(luò)還可以提高新業(yè)務(wù)的部署速度。比如，在現(xiàn)實網(wǎng)路中，移動核心網(wǎng)路中各種新業(yè)務(wù)的部署需要經(jīng)過測試、購買設(shè)備、設(shè)備的安裝和調(diào)試以及新業(yè)務(wù)的發(fā)布各個步驟，需要的時間比較長。而虛擬化核心網(wǎng)絡(luò)在各個流程中可以充分利用網(wǎng)絡(luò)中的各種資源和環(huán)境，大大縮短了新業(yè)務(wù)上線的周期。第三，有利于降低OPEX和CAPEX。在移動核心網(wǎng)絡(luò)中，虛擬化技術(shù)的介入還有利于降低OPEX和CAPEX。具體來講，首先，核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化對網(wǎng)絡(luò)的配置、部署以及管理都進(jìn)行了一定程度的簡化，這樣就有利于節(jié)省人力資源，從而也就降低了移動核心網(wǎng)絡(luò)的OPEX。其次，在虛擬化移動核心網(wǎng)絡(luò)中，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)中各種軟件的有機結(jié)合，這樣一來，網(wǎng)絡(luò)中全部功能都是使用一個硬件平臺，提高了核心網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率，也有利于降低CAPEX。

2 核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)

在移動核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)中，它主要由硬件層面和虛擬化層面兩個部分組成。其中，在硬件層面，它主要包括網(wǎng)絡(luò)硬件、計算硬件以及存儲硬件等各種資源。在虛擬層面，它又分為虛擬功能部分和虛擬管理部分，虛擬功能部分主要是由各種虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能構(gòu)成，我們可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能；而虛擬管理部分則主要包括虛擬化的網(wǎng)管、虛擬化的設(shè)施管理以及編排器等部分，主要負(fù)責(zé)虛擬化網(wǎng)絡(luò)管理的實現(xiàn)。

2.2 核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的關(guān)鍵技術(shù)

在上述移動虛擬化核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各種虛擬化功能的實現(xiàn)主要依靠各種虛擬化技術(shù)。具體來講，核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾種。

2.3 疊加組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在虛擬化移動核心網(wǎng)絡(luò)中，疊加組網(wǎng)技術(shù)可以在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)框架不進(jìn)行大幅度改動的情況下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的承載，同時還可以與其它核心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)隔離。在具體的應(yīng)用中，疊加組網(wǎng)技術(shù)中的主流技術(shù)主要包括以下幾種。第一，虛擬可擴展局域網(wǎng)。虛擬可擴展局域網(wǎng)技術(shù)是目前虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的一項重要技術(shù)。在具體的應(yīng)用中，這種技術(shù)利用MAC-in-UDP封裝在三層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加二層的網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到移動核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的目的，它的應(yīng)用在很大程度上解決了交換機訪問受限制的問題。第二，通用路由封裝。在核心網(wǎng)絡(luò)中，我們可以使用路由封裝隧道協(xié)議來構(gòu)建一個虛擬化的二層網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)通用路由封裝的虛擬化。就目前技術(shù)來看，這方面的應(yīng)用還不完善，并且該項技術(shù)使用中隧道維護的費用也比較高。

2.4 虛擬化資源調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用

在具體的應(yīng)用中，虛擬化資源調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用主要對網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)功能和流量等各種資源進(jìn)行虛擬化和調(diào)度。具體來講，第一，網(wǎng)絡(luò)虛擬化流量調(diào)度技術(shù)。在使用中，這種技術(shù)主要通過集中式的路由來進(jìn)行流量的計算和調(diào)度，它打破了分布式的路由選路的局限性，有利于網(wǎng)絡(luò)中流量的均衡，促進(jìn)了核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化發(fā)展。第二，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)鏈的調(diào)度。在虛擬化核心網(wǎng)路中，它也存在網(wǎng)關(guān)、防火墻以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡器等各種業(yè)務(wù)功能點，這些業(yè)務(wù)功能點對經(jīng)過的流量進(jìn)行一定的處理，它就會形成一個業(yè)務(wù)鏈。業(yè)務(wù)鏈技術(shù)的主要功能就是把流量靈活迅速地調(diào)度到網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)的業(yè)務(wù)功能處理點并進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而為廣大用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2.5 虛擬集群技術(shù)的應(yīng)用

所謂虛擬集群技術(shù)就是利用各種虛擬化技術(shù)把網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部中的一些部件重新進(jìn)行邏輯組合，以此來滿足不同運營管理的現(xiàn)實需求。在具體的應(yīng)用中，目前虛擬集群技術(shù)主要包括同構(gòu)和異構(gòu)兩種。第一，同構(gòu)形式的虛擬集群技術(shù)。在具體的應(yīng)用中，同構(gòu)形式的虛擬集群技術(shù)可以有效對平面擴展進(jìn)行控制，從而把多個同一類型的設(shè)備轉(zhuǎn)化成一個虛擬的邏輯設(shè)備，這樣我們就可以利用網(wǎng)絡(luò)中的資源控制器對多個設(shè)備進(jìn)行管理，增強了各種資源調(diào)度的靈活性，有利于設(shè)備中資源的共享。第二，異構(gòu)形式的虛擬集群技術(shù)。與同構(gòu)形式的虛擬集群技術(shù)相比，異構(gòu)形式的虛擬集群技術(shù)主要是利用分布式的技術(shù)對不同類型的設(shè)備進(jìn)行整合，它能夠在更大程度上縮減網(wǎng)絡(luò)管理中的數(shù)量，從而提高核心網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的工作效率。

3 結(jié)束語

綜上所述，核心網(wǎng)絡(luò)對我國經(jīng)濟社會發(fā)展具有重大意義。在核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化是核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一個重大變革。目前，在降低核心網(wǎng)絡(luò)運營成本和提高核心網(wǎng)業(yè)務(wù)能力等動力的推動下，社會各界對核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化問題越來越重視。在核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程中，各種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步為其提供了技術(shù)支撐，比如，疊加組網(wǎng)技術(shù)、虛擬化資源調(diào)度技術(shù)以及虛擬集群技術(shù)等。但是，從現(xiàn)實情況來看，由于相關(guān)研究和實踐還不成熟，核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化進(jìn)程中還面臨很多問題，比如，標(biāo)準(zhǔn)化問題、安全性問題以及運行維護問題等。因此，今后我們要加強這方面的研究和應(yīng)用，不斷促進(jìn)核心網(wǎng)絡(luò)虛擬化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 嚴(yán)良達(dá).探析可信網(wǎng)絡(luò)的基本屬性及其關(guān)鍵技術(shù)[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，03（04）：28-29.

[2] 郭萍，李含光，王小花.基于容侵認(rèn)證技術(shù)的可信校園網(wǎng)構(gòu)建研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010，10（24）：56-57.

[3] 陳瓊，譚敏生，趙慧，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信任模型及評估研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2011，03（11）：89-90.

[4] 付賽平，任國林.XEN網(wǎng)絡(luò)I/O完全虛擬化機制的可擴展性研究[J].計算機工程，2008，06（23）：169-170.

[5] 趙蕾.移動IPv6網(wǎng)絡(luò)安全移動性管理技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[6] 張建鋒.網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢評估若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

[7] 劉曉東.大規(guī)模社會網(wǎng)絡(luò)中影響最大化問題高效處理技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

[8] 李小玲.云計算環(huán)境下基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的資源分配技術(shù)研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.endprint