一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法技术

本发明专利技术针对现有技术的局限性，提出了一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，对于待处理SDN网络，根据其网络拓扑关系图，运用最小割处理方法获得功能节点候选集，然后，以一种启发式算法：基于遗传搜索的新增功能节点部署算法，在功能节点候选集的基础上，进行遗传编码，寻找出最佳的节点转变组合方案和服务器部署方案。通过节点转变组合方案和服务器部署方案，进行优化新增功能节点的部署，从而达到优化SDN网络中多播传输的目的。从而达到优化SDN网络中多播传输的目的。从而达到优化SDN网络中多播传输的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法


[0001]本专利技术涉及SDN/NFV
，具体涉及一种通过在网络拓扑关系图中优化新增功能节点的部署，从而优化SDN网络中多播传输的方法。

技术介绍

[0002]网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)技术的出现，将传统的基于专用硬件的网络功能转移到可以在商用硬件上运行的虚拟机(VM)，从而减少了网络服务提供商的运营成本和资本支出。基于服务功能的要求，每个用户请求都要求其流量在达到目的地之前经过一系列功能节点，称为服务功能链(SFC，Service Function Chain)。在SDN/NFV网络中包含两类物理节点，一类是交换节点，一类是功能节点。其中，交换节点主要根据软件定义网络(Software Defined Network，SDN)的控制信号负责节点间的数据传输；功能节点不仅负责节点间的数据传输，还具有部署虚拟网络功能(Virtual Network Function，VNF)处理网络流和数据包的功能。
[0003]公告日为2020.03.17的中国申请专利：一种路径计算方法、装置及计算机可读存储介质，其同样旨在通过找到合适的路由路径从而降低业务开发的复杂度和开发成本。由于SDN网络中新增功能节点与VNF的部署有直接关系，直接影响服务多播请求r
k
的服务功能链(SFC)路径选择，而不同路径的SFC会直接影响多播请求r
k
的实现成本。在某些SDN网络中实现多播传输的请求成本过高，因此仍有一定的局限性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的局限，本专利技术提出一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，包括以下步骤：
[0006]S1，获取待处理SDN网络的网络拓扑关系图以及多播请求集合，所述多播请求集合包括待处理SDN网络的多播请求；
[0007]S2，根据所述网络拓扑关系图，运用最小割处理方法，获得用于为部署功能节点提供参考的功能节点候选集；
[0008]S3，以最小化实现多播请求的成本作为目标函数，根据所述功能节点候选集，运用基于遗传搜索的新增功能节点部署算法，获得效益最优的新增功能节点部署方案。
[0009]相较于现有技术，本专利技术对于待处理SDN网络，根据其网络拓扑关系图，运用最小割处理方法获得功能节点候选集，然后，以一种启发式算法：基于遗传搜索的新增功能节点部署算法，在功能节点候选集的基础上，进行遗传编码，寻找出最佳的节点转变组合方案和服务器部署方案。通过节点转变组合方案和服务器部署方案，进行优化新增功能节点的部署，从而达到优化SDN网络中多播传输的目的。
[0010]作为一种优选方案，所述步骤S2包括以下步骤：
[0011]S21，计算所述网络拓扑关系图中各节点的流经流量及邻接边数；
[0012]S22，根据所述流经流量由大到小的顺序对各节点进行排序，将前若干个节点作为节点集合V
flow
；
[0013]S23，根据所述邻接边数对所述节点集合V
flow
进行最小割处理，获得用于为部署功能节点提供参考的功能节点候选集。
[0014]进一步的，在所述步骤S23中，通过以下公式获得功能节点候选集V
SH
：
[0015]V
SH
＝V
SH
∪{p
*
}；
[0016][0017][0018]其中，MC(G)表示所述网络拓扑关系图G中各边的集合，MC(G\(V
SH
∪{p}))表示所述网络拓扑关系图G去掉(V
SH
∪{p})所包含节点后剩余边的集合。
[0019]作为一种优选方案，所述目标函数按以下公式表示：
[0020][0021][0022][0023][0024]w
u，v
∈Z，u∈V，v∈V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]在式(1)中，V
M
，r
k
表示用于在多播请求r
k
的SC
k
中实现虚拟网络功能的一组功能节点集；SC
k
表示将多播请求r
k
的流量从源节点转发到目的节点所需要经过的服务功能链；T
k
表示获得的实现多播请求r
k
的多播树，用于路由r
k
的数据流量；式(2)表示各虚拟网络功能部署在不同的功能节点时，所需要的成本代价不一样；式(3)表示对功能节点部署能力的约束；式(4)表示一条边上的总流量不能超过其容量，即容量约束；式(5)表示权重是整数，并且链路上的流量必须是非负的。
[0026]更进一步的，所述基于遗传搜索的新增功能节点部署算法通过以下方式实现：对以节点转变组合方案、节点转变组合方案处理多播请求的实现成本以及服务器部署方案为属性的染色体的种群迭代进行染色体排序、父代选择、交叉变异以及更新后代；在最后一次迭代中，对获得的最优染色体进行handle处理，获得效益最优的新增功能节点部署方案。
[0027]更进一步的，所述基于遗传搜索的新增功能节点部署算法中，通过以下方式计算获得处理多播请求r
k
的实现成本：计算执行SC
k
所需的服务器的所有可能排列，并把排列对应的节点有向连接起来，生成功能节点间有向网络图，所述功能节点间有向网络图中节点间的边的权值等价于所述网络拓扑关系图中的对应节点间的最短路径；把源节点加入所述功能节点间有向网络图，并把源节点与所述功能节点间有向网络图的第一列节点相连接，连接边的权值等价于所述网络拓扑关系图中中的对应节点间的最短路径；从源节点到所述功能节点间有向网络图中最后一列上的节点，使用最短路径算法找出一条实现SC
k
所需的
路径，同时按执行顺序记录该路径上的所有服务器与节点编号的映射关系，并把这种关系保存在服务器部署方案中；从最后一个部署虚拟网络功能的节点v
last_f
开始，寻找一棵斯坦纳树覆盖节点v
last_f
和所有目的节点，找出处理多播请求r
k
的最小实现成本的方案，返回实现成本以及节点转变组合方案对应的服务器部署方案。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法的步骤示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例步骤S2的步骤示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例中SDN网络中多播传输的新增功能节点图示例；
[0031]图4为本专利技术实施例中功能节点间网络有向图示例；
[0032]附图说明：图3中A是源节点，B是功能节点，d1和d2是目的节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取待处理SDN网络的网络拓扑关系图；S2，根据所述网络拓扑关系图，运用最小割处理方法，获得用于为部署功能节点提供参考的功能节点候选集；S3，以最小化实现多播请求的成本作为目标函数，根据所述功能节点候选集，运用基于遗传搜索的新增功能节点部署算法，获得效益最优的新增功能节点部署方案。2.根据权利要求1所述的SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S21，计算所述网络拓扑关系图中各节点的流经流量及邻接边数；S22，根据所述流经流量由大到小的顺序对各节点进行排序，将前若干个节点作为节点集合V
flow
；S23，根据所述邻接边数对所述节点集合V
flow
进行最小割处理，获得用于为部署功能节点提供参考的功能节点候选集。3.根据权利要求2所述的SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，其特征在于，在所述步骤S23中，通过以下公式获得功能节点候选集V
SH
：V
SH
＝V
SH
∪{p
*
}；}；其中，MC(G)表示所述网络拓扑关系图G中各边的集合，MC(G\(V
SH
∪{p}))表示所述网络拓扑关系图G去掉(V
SH
∪{p})所包含节点后剩余边的集合。4.根据权利要求1所述的SDN网络中多播传输的新增功能节点部署优化方法，其特征在于，所述目标函数按以下公式表示：于，所述目标函数按以下公式表示：于，所述目标函数按以下公式表示：于，所述目标函数按以下公式表示：w
u，v
∈Z，u∈V，v∈V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)在式(1)中，V
M
，r
k
表示用于在多播请求r
k
的SC
k
中实现虚拟网络功能的一组功能节点集；SC
k
表示将多播请求r
k
的流量从...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈权，郑膨欣，王涛，李龙渠，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：