步骤7优化
[0142] 根据Openflow控制器获取的底层网络负载信息变化，每24小时运行一次上述过 程，保证系统处于优化状态。
[0143] 本发明与现行技术相比具有如下优点：
[0144] (1)本发明在做备份时，即保证每个成功映射的虚拟网络高效运行，在故障的时候 也都能即使采用备份链路恢复，又根据虚拟网络相关性，减小了负相关性的虚拟网络备份 链路对链路资源的占用，提高了链路的利用效率；通过调整概率门限值S，能够调整一条 链路上备份链路的数量；
[0145] (2)提高了虚拟网络的容错能力和故障恢复能力，保障了 QoS，提高了网络的鲁棒 性。
【主权项】
1. 一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1 :SDN控制器获取底层网络信息和虚拟网络请求信息； 步骤2 :确定映射约束条件； 步骤3:确定优化目标； 步骤4 :计算蚁群算法相应参数，完成节点映射。2. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的SDN控制器获取底层网络信息的方式为：SDN控制器实时获取底层Openflow 网络信息，包括节点信息Ns、链路信息Ls、每条链路带宽资源信息B(ls)，控制器获取的网络 信息用一个有权无向图&= (Ns，Ls)表示，其中Ns表示底层物理网络节点的集合，Ls底层 物理网络链路的集合；每个物理节点nsGNs，每条链路1SGLs。3. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的获取虚拟网络请求信息的方式为：根据业务要求得到虚拟网络建立请求的信 息，用无向图表示Gv= (Nv,Lv)，Nv表示虚拟网络节点的集合，每个虚拟节点nVGNv，1^虚 拟网络链路的集合，每条链路lveLv，需要的带宽资源R(lv)。4. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的确定映射约束条件的方式为：令?：表示已经完成的虚拟节 点到物理节点的映射，i表示已经完成的虚拟链路到物理链路的映射，则 节点、链路约束条件：Xij表示虚拟网络与物理网络节点映射关系，xu= 1表示虚拟网络节点成功映射到物 理网络节点上，否则Xij= 0;yu表示虚拟网络与物理网络链路映射关系，yu= 1表示虚拟 网络链路成功映射到物理网络的一条或者多个节点组成的链路上，否则yij= 〇 ; 表 示虚拟链路需要的带宽，表示该虚拟链路映射到物理链路所剩余的带宽资源； 引入相关系数P和概率门限值8,它表示不同属性虚拟网络的一个相关程度，p越大，表 示相关程度越高，链路同时发生故障的概率越大；相反P越小，表示相关程度越小，链路同 时发生故障的概率越小；令Lb表示名J:已备份的链路集合，表示物理链路4_上为 其他虚拟网络链路备份占用的相关剩余带宽资源；它表示这条链路上与^的相关性大于门 限值S的备份链路占用的带宽资源， 表示^._上已备份的链路集合，贝1J:⑦中|_Pi/ - 表不对结果向下取整，当Pij多5时，结果为〇 ;当p8时，结果 为-1 表示成功映射到链路g上的虚拟链路占用的带宽资源L' 3表示已成 功映射的链路集合，表示链路gJ：备份占用的带宽资源。5. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：确定优化目标中优化目标函数为：Pbsf表示映射判断过程中的最优解，P(pbsf)表示在映射的过程从满足要求的几组映射 链路的集合中，比较每组链路集合中剩余带宽最小的链路，选取最大的那组解作为最优解。6. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：计算蚁群算法相应参数，完成节点映射的步骤包括：将步骤1和步骤2中Openflow控 制器获得的负载信息作为蚁群算法的输入，计算出蚁群算法的启发因子矩阵n、信息度浓 度矩阵t，根据这两个参数得到选择函数矩阵p;根据选择函数矩阵p产生200~500个节 点位置序列，每个位置序列表示一只蚂蚁，构成蚂蚁种群；判断当前位置序列是否满足步骤 2中约束条件，若满足，则更新底层网络信息&= (NS，LS)，迭代次数加1 ;若不满足，则保持 当前位置，迭代次数加1;根据信息素更新虚拟节点对物理节点的映射概率，重复步骤4,进 行蚁群算法的迭代，设置迭代次数为1000,得到虚拟网络节点Nv映射到物理网络节点的集 合N，s。7. 根据权利要求6所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的启发因子矩阵n为 n = [n1n2n3---Hi...nn]⑩ L表示i节点的度，指和该节点相关联的边的条数； 所述的信息度浓度矩阵T为tij(t) =PXtjj(t-1) + A (§)Tij(t)表示配对（i，j)上总信息素浓度，配对（i，j)表示虚拟网络节点i映射到底层 物理网络节点j上，P表示信息素的衰减速率，A表示信息素的增量；〇(pbsf)表示本次循 环为止的最优解所对应的目标函数值，0表示最优解对信息素的影响因子； 得到选择函数矩阵P的方法为：式中a和0分别表示信息素浓度和启发因子的权重，Tabuk为第k只蚂蚁的禁忌列 表，即不能映射的物理节点集合。8. 根据权利要求1所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的完成节点映射后利用Dijkstra算法完成链路映射及映射链路的备份，故障恢 复和优化。9. 根据权利要求8所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特征 在于：所述的利用Dijkstra算法完成链路映射及映射链路的备份的方法为：根据蚁群算法 的迭代结果得到的映射节点集合N' 3和Openflow控制器收集的路由信息，将虚拟网络请 求拓扑抽象为一个带权有向图，用Openflow控制器收集的路由信息作为该带权有向图中 两点之间可用的路径，由Dijkstra算法，对虚拟网络节点到映射底层物理节点的做如下计 算： ⑴选取一个N's集合中一个物理节点n3作为虚拟网络映射的一个起点s，迭代结果位 置作为终点n，把带权有向图中顶点集合分成两组Us、I，用Us表示一组已求出最短路径的 顶点集合，初始时1中只有一个起点s;用表示一组未确定最短路径的顶点集合； ⑵以步骤2中链路的约束条件作为链路映射选择的判决条件：在满足链路约束的情况下，按最短路径长度的递增次序依次把集合I的顶点加入Us 中，在加入的过程中，总保持从起点s到Us中各顶点的最短路径长度不大于从起点s到 中任何顶点的最短路径长度； ⑶每求得一条最短路径，就将该顶点从集合I加入到集合U3中，直到终点t加入到us 中，此时S到t的最短路径就是虚拟网络链路对应的映射；若物理网络中找不到链路满足要 求，返回重新进行节点映射； ⑷更新节点和链路的信息，即更新有向图的节点和权值，去除已映射的节点和链路的 占用，重复备份步骤，再次映射完成链路的备份。10.根据权利要求8所述的一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，其特 征在于： 所述的故障恢复方法为：当映射链路发生故障时，立刻启用备份链路，令"映射链路"= "备份链路"，减少因链路故障带来的时延，同时Openflow控制器更新底层网络信息，除去发 生故障的链路，再次执行步链路备份操作，完成新的备份； 所述的优化方法为：根据Openflow控制器获取的底层网络负载信息变化，每24小时更 新一次，保证系统处于优化状态。
【专利摘要】本发明涉及一种基于Openflow网络高容错性虚拟网络映射算法，SDN的控制层实时获取底层支持Openflow协议的网络设备负载信息，并动态更新；通过对应用层不同应用业务的需求分析，得到建立虚拟网络的请求的数据，根据蚁群算法计算出满足映射要求的虚拟网络；控制层将虚拟网络部署到底层网络设备上，满足个性化需求。提高了虚拟网络的容错能力和故障恢复能力，保障了QoS，提高了网络的鲁棒性。
【IPC分类】H04L12/24, H04L29/08
【公开号】CN104993941
【申请号】CN201510246600
【发明人】赵海峰, 王琨, 余晓衫, 刘炫璋, 顾华玺, 于文青
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月14日