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計算機網(wǎng)絡中虛擬化的應用論文
摘要：
虛擬化技術使計算元件在虛擬的環(huán)境中運行，常用的虛擬化技術有服務器虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化。網(wǎng)絡虛擬化可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享，是下一代互聯(lián)網(wǎng)構建的基礎。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術有虛擬局域網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)、主動可編程網(wǎng)絡和覆蓋網(wǎng)絡。云計算的出現(xiàn)為網(wǎng)絡虛擬化技術帶來了新的定義，虛擬化技術同時也是云計算的基礎，兩者相輔相成。
關鍵詞：虛擬化；網(wǎng)絡虛擬化；云計算
1引言
虛擬化的概念早在70年代就出現(xiàn)了，有關虛擬化的定義也有很多。一種理解可以將虛擬化認為是計算機在虛擬的基礎上運行而不是在真實的基礎上運行。該技術可以簡化管理，優(yōu)化資源。網(wǎng)絡虛擬化是虛擬化技術的一個應用領域，網(wǎng)絡計算可以對IT基礎設施進行虛擬化，通過虛擬化技術降低消費者與資源之間的耦合程度，使實現(xiàn)IT基礎設施的共享和管理，根據(jù)用戶的需求動態(tài)地提供資源，實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源的共享。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術貫穿了整個互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進程，而近年來云計算的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡虛擬化技術有了新的定義和發(fā)展，相應的網(wǎng)絡虛擬化技術也帶來了新的應用場景。
2虛擬化技術
在計算機方面，虛擬化通常是指計算元件不是在真實的環(huán)境上運行，而是在虛擬的環(huán)境上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，模擬多個CPU并行運行，可以在一個平臺上運行多個操作系統(tǒng)，也可以使應用程序在各自獨立的空間內運行互不影響，提高計算機的工作效率。虛擬化技術從實現(xiàn)角度可以分為硬件虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化和應用程序虛擬化等。硬件虛擬化是用軟件來虛擬電腦的CPU、硬盤、內存等硬件設備，使之成為一臺虛擬機。操作系統(tǒng)虛擬化是利用虛擬化軟件克隆原有的操作系統(tǒng)，從而產(chǎn)生多個新系統(tǒng)。應用程序虛擬化一方面可以虛擬操作系統(tǒng)，使應用程序能夠運行虛擬系統(tǒng)的某些部分，另一方面也可以實現(xiàn)很多軟件的移動使用，通過局域網(wǎng)將非綠色軟件發(fā)送到企業(yè)終端，可以安裝就可以使用，降低了企業(yè)的IT成本。從應用領域來看，虛擬化技術可以分為CPU虛擬化、服務器虛擬化、文件虛擬化、存儲虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化等。服務器虛擬化使用操作系統(tǒng)虛擬化和硬件虛擬化技術，在一臺服務器上安裝多個同時運行的操作系統(tǒng)，從使用者的角度看就相當于是多臺服務器，提高了服務器的利用率。桌面虛擬化技術是將服務器上配置好桌面環(huán)境發(fā)送到客戶端，只安裝操作系統(tǒng)的客戶端可以使用服務器傳輸?shù)奶摂M桌面，就像使用本地桌面環(huán)境一樣。網(wǎng)絡虛擬化技術可以在多個計算設備之間建立虛擬網(wǎng)絡鏈接，可以將異地的局域網(wǎng)組成一個虛擬網(wǎng)，使企業(yè)的一些軟件可以實現(xiàn)異地互訪。
3傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術
從本質上來看網(wǎng)絡虛擬化是一種實現(xiàn)資源共享的技術，目的是在共享的物理網(wǎng)絡資源上創(chuàng)建多個可以獨立部署和管理的虛擬網(wǎng)絡。其原理如圖1所示，網(wǎng)絡虛擬化技術可以解決網(wǎng)絡結構的多元化和動態(tài)化，為下一代互聯(lián)網(wǎng)的構建提供基礎。從互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程來看，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術經(jīng)歷了4個階段：虛擬局域網(wǎng)絡（VLAN）、虛擬專用網(wǎng)絡（VPN）、主動可編程網(wǎng)絡（APN）和覆蓋網(wǎng)絡。下面分別介紹這幾種虛擬網(wǎng)絡技術。VLAN是建立在交換技術的基礎上，該技術不是從物理低來劃分網(wǎng)段，而是從網(wǎng)絡節(jié)點的需要將其劃分成一個個“邏輯工作組”，一個“邏輯工作組”就是一個虛擬網(wǎng)絡。VLAN的實現(xiàn)技術有4種：用MAC地址定義虛擬網(wǎng)絡、用交換機端口號定義虛擬網(wǎng)絡、用網(wǎng)絡層地址定義虛擬網(wǎng)絡和用IP廣播組定義虛擬網(wǎng)絡。通過劃分虛擬網(wǎng)，可以將廣播限制在各個虛擬網(wǎng)的內部，減少整個網(wǎng)絡范圍內的廣播，從而提高了網(wǎng)絡的傳輸效率。另外，各個虛擬網(wǎng)之間不能直接通信，增強了網(wǎng)絡的安全性。VPN是在公共網(wǎng)絡上建立專用網(wǎng)絡的技術。該虛擬網(wǎng)絡中的任意兩個節(jié)點之間并沒有點到點的物理鏈路，而是通過網(wǎng)絡服務商ISP在公共網(wǎng)絡中建立邏輯隧道，即點到點的虛擬專線組成一個邏輯網(wǎng)絡。該虛擬網(wǎng)絡可以使用加密和認證技術來保證用戶內部網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在公網(wǎng)上的安全傳輸，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的私有性。APN技術為用戶通過網(wǎng)絡可編程接口使用物理網(wǎng)絡的資源，用戶可以自定義報文的處理方式。APN的一種實現(xiàn)方式是將網(wǎng)絡的傳輸層和控制層分開，在控制層面為服務提供者提供可編程接口來控制網(wǎng)絡的狀態(tài)。APN的第二個實現(xiàn)方式是自定義報文，在報文內部封裝控制信息，路由器收到報文后按照報文內部的控制信息處理網(wǎng)絡狀態(tài)。覆蓋網(wǎng)絡大多是采用封裝和隧道技術，在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡特性的情況下，在同一個物理網(wǎng)絡上通過覆蓋構建多個虛擬網(wǎng)絡拓撲。每一個虛擬網(wǎng)絡拓撲都和一組感知節(jié)點對應，報文只在這些感知節(jié)點上處理，對于物理網(wǎng)絡中的其他節(jié)點是透明的。該技術可以利用現(xiàn)有的底層網(wǎng)絡，為一組特定的用戶提供新的網(wǎng)絡服務。
4云計算與網(wǎng)絡虛擬化
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術隨著網(wǎng)絡的發(fā)展已出現(xiàn)很大的不足，和缺少很好的應用。云計算的出現(xiàn)，使得網(wǎng)絡虛擬化有了新的定義，虛擬化也成就了云計算，網(wǎng)絡虛擬化和云計算是相輔相成的。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的計算方式，軟件和數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)中心，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給網(wǎng)絡中的計算機。因而云計算具有安全、方便、數(shù)據(jù)共享和無限可能的優(yōu)點。云計算不限制應用程序與硬件之間的關系，一個應用程序可以在不同的硬件上運行。實現(xiàn)云計算的一個關鍵問題是如何有效地整合各種資源，同時保證其安全性和可用性。目前解決這個問題的關鍵是是基于服務的架構SOA和虛擬化。云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式，通過互聯(lián)網(wǎng)提供動態(tài)易擴展且是虛擬化的資源。云計算是一個共享的概念，所有的數(shù)據(jù)和信息都在動態(tài)的架構上。而讓存儲、服務器等硬件變成動態(tài)的，則取決于服務器在虛擬化方面的能力。虛擬化是動態(tài)的基礎，只有在虛擬化的環(huán)境下，云計算才是可能的。如圖2所示的云計算平臺中可以看出，虛擬化是云計算的基石，多臺虛擬機構成的虛擬化的硬件平臺共同支撐了全部軟件層提供的服務。在該架構中，虛擬化有效地分離了硬件和軟件，云計算則更加集中在軟件所提供的服務商。云計算必然是虛擬化的，虛擬化給云計算提供了堅實的基礎。虛擬化為云計算提供了很好的底層技術平臺，云計算也為虛擬化帶來了新的定義。兩者在思想上是統(tǒng)一的，在技術上則是互補的。
5結語
網(wǎng)絡虛擬化技術已經(jīng)在IT行業(yè)取得了很大成功，得到了運行商的青睞。云計算與網(wǎng)絡虛擬化相關的研究也在逐步推進，為IT行業(yè)帶來了新的發(fā)展和應用。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展，必然會出現(xiàn)新的網(wǎng)絡虛擬化技術及其應用。同時，也要加強網(wǎng)絡虛擬化技術在安全性、可靠性和完備性方面的研究。
參考文獻
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