基于网络虚拟化的未来互联网研究小结

基于网络虚拟化的未来互联网研究小结基于网络虚拟化技术的未来互联网试验床VININ.Feamsteret.al—InVINIVeritas:RealisticandControlledNetworkExperimentation—SIGCOMM’06利用操作系统级虚拟化技术和多种开源虚拟化工具，提供研究者真实并且可控的大规模网络环境进行创新网络协议的验证和新型网络服务的长期运行。生成灵活的网络拓扑、运行真实的路由协议、注入可控的网络事件、承载实际的网络流量、支持多实验的并行运行以及与真实Internet的连接。VINInodesinNationalLambdaRail,Internet2,PoPsinSeattleandVirginia,CESNETVINI示意scBGPBGPBGPBGP基于网络虚拟化技术的未来互联网试验床ShadowNetZ.M.Maoet.al--ShadowNet:APlatformforRapidandSafeNetworkEvolution—USENIX’09与VINI基于软件路由器(SoftwareRouter)的网络虚拟化机制不同，ShadowNet利用设备制造商Juniper提供的资源虚拟化技术，在一个真实的物理路由器上并行运行多个逻辑路由器(LogicalRouter)以支持更高的吞吐量、转发速率，达到现网级测试的性能。SHADOWNET示意基于网络虚拟化技术的未来互联网试验床OpenFlowMcKeownet.al--OpenFlow:EnablingInnovationinCampusNetworks—SIGCOMMCCR’08使设备制造商在不暴露其网络设备内部实现细节的前提下，提供网络研究者修改网络控制逻辑进行各种创新实验的能力。DataPath(Hardware)ControlPathOpenFlowOpenFlowControllerOpenFlowProtocol(SSL/TCP)CiscoCatalyst6kNECIP8800JuniperMX-seriesHPProCurve5400andothersArista7100series(Q42010)FeatureFeatureNetworkOS1.Openinterfacetohardware3.Well-definedopenAPI2.AtleastoneNetworkOSprobablymany.Open-andclosed-source基于OPENFLOW的SDN网络OpenFlow7SimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardware基于网络虚拟化技术的未来互联网试验床FlowVisorMcKeowet.al--Cantheproductionnetworkbethetestbed?—OSDI’10对Openflow网络进行了分片(Slicing)，通过在控制层和数据层之间再增加一层，FlowVisor允许多个控制层以强隔离的方式共享相同的数据层，进而解决了Openflow网络一次只能进行一个创新网络实验的问题。OpenFlowProtocolFlowVisorOpenPipesDemoOpenFlowWirelessDemoOpenFlowProtocolPlugNServeLoad-balancerOpenPipesPolicyMultiple,isolatedslicesinthesamephysicalnetworkOpenFlowSwitchOpenFlowSwitchOpenFlowSwitchFLOWVISOR示意对网络控制层和转发层的虚拟化ONIXMckeownetal—Onix:ADistributedControlPlatformforLarge-scaleProductionNetworks—OSDI’10在网络控制逻辑与底层基础设施间增加Onix，研究者在统一的分布式API上专注于控制逻辑开发，免去解决邻居发现、状态分发、故障恢复等繁琐的分布式计算问题，极大地便捷了网络控制层面的创新。ONIX示意对网络控制层和转发层的虚拟化NiciraCasadoet.al--VirtualizingtheNetworkForwardingPlane—SIGCOMM’10PRESTO将网络转发层进行了虚拟化，就像标准的硬件设备一样进行读和写。其核心思想是使用了一个networkhypervisor，就像主机中的hypervisor一样，对于上层控制逻辑提供标准的转发层服务模型(servicemodel)，对于下层则在硬件上实现特定的功能。网络虚拟化技术在云计算和数据中心网络中的应用OpenvSwitchCasadoet.al—ExtendingNetworkingintotheVirtulizationLayer—SIGCOMM’09HotNetsOpenvSwitch处在虚拟机的hypervisor下面，用于提供VM与物理接口的连接性。除了具有L2switch的基本功能外，为了适应虚拟化环境，还包括修改转发表和在运行时修改配置状态的功能，有效解决当前云计算和数据中心网络中Mobility、scaling以及isolation三个主要方面的突出问题。OPENVSWITCH示意网络虚拟化技术在云计算和数据中心网络中的应用ElasticTreeMcKeownet.al—ElasticTree:SavingEnergyinDataCenterNetworks—NSDI’10多数研究关注于数据中心中服务器的能耗(占总能耗的~70%)，本文解决数据中心中网络的能耗(占总能耗的~10%-20%)。基于OpenFlow控制技术，通过重路由流量以及关掉over-provision的链路和交换机来得到节能的目的。NetworkOSDCManager“Pickpaths”ELASTICTREE示意XXXXXNetworkOSDCManager“Pickpaths”ELASTICTREE示意网络虚拟化技术在路由器中的应用VROOMJenniferRexfordet.al--VirtualRoutersontheMove:LiveRouterMigrationasaNetwork-managementPrimitive—SIGCOMM’08网络管理被普遍认为是当前Internet所面临的最严峻的挑战之一。这些网络管理问题的根源都是相同的，即需要维持路由器物理和逻辑配置的一致性。为此，VROOM提出的primitive就是允许一个virtualrouter从一个物理路由器上移动到另一个物理路由器上同时避免逻辑拓扑的不必要改变。这样有助于简化plannedmaintenance、servicedeployment等网络管理的任务，同时也有利于节能。VROOM示意网络虚拟化技术在路由器中的应用GraftingJenniferRexford—SeamlessBGPMigrationWithRouterGrafting—NSDI’10网络管理员往往需要对网络进行改变，比如升级有问题的设备、部署新应用或者增加新路由器。但是这些变化往往会导致网络以分钟数计算的downtime。路由器嫁接术能够在不造成网络中断的情况下rehome一个客户，有助于在路由器以及blades之间进行负载均衡和流量工程。GRAFTING示意WeiLiang