專利名稱：基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別是一種基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)虛擬化是通過硬件或軟件虛擬化的技術(shù)，針對(duì)業(yè)務(wù)特性，在底層物理網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建滿足用戶需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)。這些虛擬網(wǎng)彼此間相互獨(dú)立，互相隔絕，但共享底層基礎(chǔ)設(shè)施。在虛擬網(wǎng)中，用戶可以根據(jù)需要靈活配置路由協(xié)議、傳輸協(xié)議和部署相關(guān)軟件或功能。 為用戶構(gòu)建滿足業(yè)務(wù)需求的虛擬網(wǎng)，選擇合適的虛擬節(jié)點(diǎn)和虛擬鏈路，是實(shí)現(xiàn)中的重要問題。虛擬網(wǎng)的構(gòu)建是將用戶需求和底層物理網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行對(duì)應(yīng)映射的過程。虛擬鏈路可以通過多種不同組合的物理鏈路形成，因此每個(gè)特定的虛擬網(wǎng)映射都存在多種可能。為滿足眾多虛擬網(wǎng)并行共存的要求，在物理網(wǎng)絡(luò)資源上映射網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的虛擬網(wǎng)構(gòu)建需求， 特別是如何充分考慮和利用物理網(wǎng)絡(luò)自治資源的自主協(xié)同的特性，實(shí)現(xiàn)按需聚合的目標(biāo)， 是下一代互聯(lián)網(wǎng)體系發(fā)展和研究中的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，能有效提到虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建效率。本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于利用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自主擴(kuò)散能夠滿足構(gòu)建元需求的信息素，通過節(jié)點(diǎn)間的相互傳播和信息反饋，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)分布式構(gòu)建，包括如下步驟
(1)在用戶向服務(wù)提供商管理系統(tǒng)提交虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建請(qǐng)求后，系統(tǒng)將單個(gè)虛擬網(wǎng)構(gòu)建需求分解為一組以點(diǎn)對(duì)和虛擬鏈路為單位的單源單匯元需求子任務(wù)；
(2)系統(tǒng)向物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下達(dá)全部元需求子任務(wù)，將虛擬網(wǎng)節(jié)點(diǎn)映射成為用戶指定的物理節(jié)點(diǎn)，同時(shí)向映射的物理節(jié)點(diǎn)分配與這些節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的元需求子任務(wù)；
(3)物理節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的元需求子任務(wù)，將該元需求子任務(wù)表達(dá)成信息素，以速度ν向鄰接物理節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散信息素；
(4)物理節(jié)點(diǎn)依照時(shí)間順序匯整合并從鄰接物理節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息素，根據(jù)元需求信息匹配程度決定元需求子任務(wù)是否完成；如果完成，則向系統(tǒng)提交元需求子任務(wù)完成消息， 并同時(shí)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送關(guān)于消除該元需求子任務(wù)的信息素；如果還沒有完成，則向鄰接節(jié)點(diǎn)繼續(xù)擴(kuò)散該收到的信息素；
(5)如果在有限的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)收到所有元需求子任務(wù)構(gòu)建完成的信息，則該需求構(gòu)建成功，否則構(gòu)建失敗。本發(fā)明的有益成果是本發(fā)明提出了一種基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法， 其通過基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法來解決虛擬網(wǎng)分布式智能構(gòu)建的問題，有效提高虛擬網(wǎng)構(gòu)建效率，該方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)靈活，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。


圖1是基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)構(gòu)建流程圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明基于信息素?cái)U(kuò)散的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，利用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自主擴(kuò)散能夠滿足構(gòu)建元需求的信息素，通過節(jié)點(diǎn)間的相互傳播和信息反饋，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)分布式構(gòu)建，具體如下
1、需求接受和分解用戶向服務(wù)提供商管理系統(tǒng)提交虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求G (V，E，B)，其中E為點(diǎn)集合，V為邊集合，B為帶寬需求集合。系統(tǒng)將虛擬網(wǎng)構(gòu)建需求G分解為一組以點(diǎn)對(duì)和虛擬鏈路為單位的單源單匯元需求子任務(wù)R ^Oi, Di, Bi) (l<=i<=n)，其中，η 為整數(shù)， 其表示虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求分解為η個(gè)元需求子任務(wù)，Oi為源節(jié)點(diǎn)，Di為匯節(jié)點(diǎn)，Bi為鏈路帶寬，然后向物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下達(dá)全部元需求子任務(wù)。元需求子任務(wù)Ri的Oi源節(jié)點(diǎn).Di匯節(jié)點(diǎn)
被分別映射成為用戶指定的物理節(jié)點(diǎn)4、與。2、信息素的表達(dá)與匹配規(guī)則物理節(jié)點(diǎn)Oj、召將所接收的元需求子任務(wù)Ri表達(dá)成
信息素Pi ( O; ,4,4, PATH, F, Τ)，其中O;表示物理網(wǎng)源節(jié)點(diǎn)，Ei表示物理網(wǎng)匯節(jié)點(diǎn)，4
表示子任務(wù)鏈路帶寬需求，PATH表示信息素?cái)U(kuò)散路徑鏈表初始值為空，F(xiàn)表示任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位(2種狀態(tài)1表示消除，O表示保留):初始值為0，T是指元需求子任務(wù)允許的最大構(gòu)建時(shí)間，T表示信息素生命周期初始值為(totalc-Ι)，其中totalc為物理網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)。并將所表達(dá)的信息素Pi加入節(jié)點(diǎn)信息素列表L。信息素從物理節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散到其鄰接物理節(jié)點(diǎn)的速度為ν，ν=鄰接鏈路的可用帶寬/元需求帶寬。3、物理節(jié)點(diǎn)C依照時(shí)間到達(dá)的先后順序匯整合并從鄰接物理節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息素，并更新物理節(jié)點(diǎn)的信息素列表。匯整合并遵循信息素匹配規(guī)則，具體步驟如下
(1)信息素Pi (O;，Lii，Bl，PATH，F(xiàn)，T)擴(kuò)散到某物理節(jié)點(diǎn)C，如果Pi的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志
位為0，轉(zhuǎn)到步驟(2)；如果Pi的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1，轉(zhuǎn)到步驟(3)。(2)節(jié)點(diǎn)C遍歷節(jié)點(diǎn)C的信息素列表L。如果L中沒有匹配Pi的元素，即Pi和L 中的任一元素的物理網(wǎng)源節(jié)點(diǎn)、物理網(wǎng)匯節(jié)點(diǎn)沒能完全對(duì)應(yīng)匹配，且Pi路徑鏈表中沒有節(jié)點(diǎn)為C的元素，那么信息素Pi把該物理節(jié)點(diǎn)C插入路徑鏈表尾部。物理節(jié)點(diǎn)同時(shí)把該信息素Pi加入L的尾部，并把信息素Pi中的T減1，然后判斷信息素Pi中的T域是否為0。如果Pi的T域不為0，則向滿足Pi鏈路帶寬需求的鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為0的信息素，轉(zhuǎn)到步驟(1)；否則向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，轉(zhuǎn)到步驟 (3)。(3)物理節(jié)點(diǎn)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，同時(shí)遍歷刪除信息素列表中與Pi完全匹配的元素。(4)單源單匯元需求子任務(wù)R ,(Oi, Di, Bi)在其對(duì)應(yīng)的信息素Pi的生命周期內(nèi)迭代完成上述步驟。如果Pi信息素與某物理節(jié)點(diǎn)C信息素列表中的某元素匹配，物理節(jié)點(diǎn)向系統(tǒng)發(fā)送子任務(wù)Ri構(gòu)建成功的消息，且物理節(jié)點(diǎn)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，同時(shí)遍歷刪除信息素列表中與Pi完全匹配的元素。 4、G (V, E，B)所分解的一組元需求子任務(wù)全部完成上述步驟3之后，如果系統(tǒng)接收到所有元需求子任務(wù)構(gòu)建成功的消息，那么虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求G (V, E，B)構(gòu)建成功；否貝U，虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求G (V，E，B)構(gòu)建失敗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于利用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自主擴(kuò)散能夠滿足構(gòu)建元需求的信息素，通過節(jié)點(diǎn)間的相互傳播和信息反饋，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)分布式構(gòu)建，包括如下步驟(1)在用戶向服務(wù)提供商管理系統(tǒng)提交虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建請(qǐng)求后，系統(tǒng)將單個(gè)虛擬網(wǎng)構(gòu)建需求分解為一組以點(diǎn)對(duì)和虛擬鏈路為單位的單源單匯元需求子任務(wù)；(2)系統(tǒng)向物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下達(dá)全部元需求子任務(wù)，將虛擬網(wǎng)節(jié)點(diǎn)映射成為用戶指定的物理節(jié)點(diǎn)，同時(shí)向映射的物理節(jié)點(diǎn)分配與這些節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的元需求子任務(wù)；(3)物理節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的元需求子任務(wù)，將該元需求子任務(wù)表達(dá)成信息素，以速度ν向鄰接物理節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散信息素；(4)物理節(jié)點(diǎn)依照時(shí)間順序匯整合并從鄰接物理節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息素，根據(jù)元需求信息匹配程度決定元需求子任務(wù)是否完成；如果完成，則向系統(tǒng)提交元需求子任務(wù)完成消息， 并同時(shí)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送關(guān)于消除該元需求子任務(wù)的信息素；如果還沒有完成，則向鄰接節(jié)點(diǎn)繼續(xù)擴(kuò)散該收到的信息素；(5)如果在有限的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)收到所有元需求子任務(wù)構(gòu)建完成的信息，則該需求構(gòu)建成功，否則構(gòu)建失敗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于 所述的速度ν描述為信息素從物理節(jié)點(diǎn)擴(kuò)散到其鄰接物理節(jié)點(diǎn)的速度，ν=鄰接鏈路的可用帶寬/元需求帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于 所述的元需求子任務(wù)描述為三元組R i (Oi, Di, Bi),其中l(wèi)<=i<=n，Oi為源節(jié)點(diǎn)，Di為匯節(jié)點(diǎn)，Bi為鏈路帶寬，η為整數(shù)，其表示虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求分解為η個(gè)元需求子任務(wù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于 所述步驟(3)中所述信息素的表達(dá)按照以下方案實(shí)現(xiàn)所述指定的物理節(jié)點(diǎn)將所接收的元需求子任務(wù)Ri表達(dá)成信息素Pi (0\,, B\ ,PATH, F, Τ),其中l(wèi)<=i<=n，n為整數(shù)，O;表示物理網(wǎng)源節(jié)點(diǎn)，D;表示物理網(wǎng)匯節(jié)點(diǎn)，鳥表示子任務(wù)鏈路帶寬需求，PATH表示信息素?cái)U(kuò)散路徑鏈表初始值為空，F(xiàn)表示任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位該標(biāo)志值為1表示消除，0表示保留，其初始值為0，T是指元需求子任務(wù)允許的最大構(gòu)建時(shí)間，T表示信息素生命周期初始值為(totalc-Ι)，其中totalc為物理網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)，并將所表達(dá)的信息素Pi加入節(jié)點(diǎn)信息素列表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于 步驟(4)中所述的物理節(jié)點(diǎn)根據(jù)鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息素匯整合并具體如下1)信息素Pi(O;，，蔦,PATH, F, Τ)擴(kuò)散到某物理節(jié)點(diǎn)C;如果信息素PJ々任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為0，轉(zhuǎn)到步驟2)；如果信息素Pi的任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1，轉(zhuǎn)到步驟3)；2)節(jié)點(diǎn)C遍歷節(jié)點(diǎn)C的信息素列表L；如果信息素列表L中沒有匹配信息素Pi的元素， 即信息素Pi和信息素列表L中的任一元素的物理網(wǎng)源節(jié)點(diǎn)、物理網(wǎng)匯節(jié)點(diǎn)沒能完全對(duì)應(yīng)匹配，且信息素Pi路徑鏈表中沒有節(jié)點(diǎn)為C的元素，那么信息素Pi把該物理節(jié)點(diǎn)C插入路徑鏈表尾部；物理節(jié)點(diǎn)同時(shí)把該信息素Pi加入信息素列表L的尾部，并把信息素Pi中的T減、1，然后判斷信息素Pi中的T域是否為O ；如果信息素Pi的T域不為0，則向滿足信息素Pi 鏈路帶寬需求的鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為0的信息素，轉(zhuǎn)到步驟1)；否則向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，轉(zhuǎn)到步驟3)；3)物理節(jié)點(diǎn)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，同時(shí)遍歷刪除信息素列表中與信息素Pi完全匹配的元素；4)單源單匯元需求子任務(wù)RJOpDyBi)在其對(duì)應(yīng)的信息素Pi的生命周期內(nèi)迭代完成上述步驟；如果Pi信息素與某物理節(jié)點(diǎn)C信息素列表中的某元素匹配，物理節(jié)點(diǎn)向系統(tǒng)發(fā)送子任務(wù)Ri構(gòu)建成功的消息，且物理節(jié)點(diǎn)向鄰接節(jié)點(diǎn)發(fā)送該子任務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位為1的信息素，同時(shí)遍歷刪除信息素列表中與Pi完全匹配的元素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于信息素?cái)U(kuò)散的分布式虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其利用物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自主擴(kuò)散能夠滿足構(gòu)建元需求的信息素，通過節(jié)點(diǎn)間的相互傳播和信息反饋，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)分布式構(gòu)建，本發(fā)明的構(gòu)建方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)靈活而且構(gòu)建效率高。
文檔編號(hào)H04L12/46GK102355397SQ20111033638
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者何振峰, 余春艷, 葉東毅, 吳麗麗, 張棟, 李建明, 王秀 申請(qǐng)人:福州大學(xué)