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当前,互联网已经演变成一个重要性堪比电网和交通传输设施的复杂、重要、世界性的系统。然而,随着互联网网络规模的不断扩张,在移动性、可扩展性、安全性、服务质量、能耗等方面,互联网的原始设计已不能满足网络的需求。网络虚拟化技术已成为近几年来备受国内外学者关注的解决现今互联网问题的核心技术。网络虚拟化技术的主要思想是通过抽象、分配、隔离网络资源,在共享一个公共物理网络的基础上将互联网划分为多个独立运营的虚拟网络,以支持不同的服务、应用与架构。在网络虚拟化环境下,随着人们对各类不同服务需求的日益增长及信息技术的进步,用户的业务需求将呈现安全化、准确化、多样化、个性化的特征。而传统的资源分配方法已经不能满足新型网络结构下的用户需求。
本文通过对网络虚拟化技术等相关知识的介绍,着重分析了关于网络虚拟化环境下资源配置与管理的问题,资源管理是网络虚拟化技术研究中的关键环节。虚拟资源具有自治性、分布性、动态性等特点。网络虚拟化技术中资源管理的目标是通过合理的设计网络管理结构及资源分配算法,在确保虚拟网络用户资源请求的前提下,实现网络资源利用率的最大化,高效的共享底层网络资源。
在网络虚拟化环境下,用户服务提供商首先从基础设施提供商处租用资源以建立自己的虚拟网络,然后通过部署相应的定制协议为用户提供相应的端到端定制服务。对于一个基础设施提供商而言,其所拥有的物理网络设施上往往同时运行着一定数量的虚拟网络切片。在自由的市场机制下,出于“利益最大化”原则,用户服务提供商一定会根据当前物理链路状态租用最佳链路,而由于多条虚拟网络路径过度的使用同一条物理链路,极易导致拥塞与瓶颈资源的产生。而基础设施提供商会基于避免瓶颈链路资源的出现、降低网络拥塞的发生等原因,平衡运行在物理链路中的业务负荷,使其拥有的物理网络资源既不会未被充分的使用,也不会过度的使用。因此,基础设施提供商与用户服务提供商对于资源的配置与需求存在了目标冲突,而这种冲突极易引发上层的虚拟网络与底层物理网络间的多次交互,而多次交互引发网络抖动影响网络的效率与稳定性。
针对以上问题,本文提出了在网络虚拟化环境下的一种基于非合作博弈中Stackelberg主从博弈的资源分配SGTO算法以解决网络抖动的问题并提高资源利用效率及资源利用的均衡性。该方法考虑到用户服务提供商间出于利益最大化原则而表现出急用条件最好链路的自私行为,通过引入主从博弈模型根据用户服务提供商的需求及网络链路负荷情况决策出资源分配方案,避免网络拥塞及瓶颈资源的出现。仿真结果表明,所提出的方法能够降低链路压力,提高网络稳定性,能更有效的利用底层物理网络资源,改善物理网络性能。