計算機網(wǎng)絡(luò )中虛擬化的應用論文
摘要：
虛擬化技術(shù)使計算元件在虛擬的環(huán)境中運行，常用的虛擬化技術(shù)有服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡(luò )虛擬化。網(wǎng)絡(luò )虛擬化可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源的共享，是下一代互聯(lián)網(wǎng)構建的基礎。傳統的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)有虛擬局域網(wǎng)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、主動(dòng)可編程網(wǎng)絡(luò )和覆蓋網(wǎng)絡(luò )。云計算的出現為網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)帶來(lái)了新的定義，虛擬化技術(shù)同時(shí)也是云計算的基礎，兩者相輔相成。
關(guān)鍵詞：虛擬化；網(wǎng)絡(luò )虛擬化；云計算
1引言
虛擬化的概念早在70年代就出現了，有關(guān)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(shí)的基礎上運行。該技術(shù)可以簡(jiǎn)化管理，優(yōu)化資源。網(wǎng)絡(luò )虛擬化是虛擬化技術(shù)的一個(gè)應用領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò )計算可以對IT基礎設施進(jìn)行虛擬化，通過(guò)虛擬化技術(shù)降低消費者與資源之間的耦合程度，使實(shí)現IT基礎設施的共享和管理，根據用戶(hù)的需求動(dòng)態(tài)地提供資源，實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )資源的共享。傳統的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)貫穿了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程，而近年來(lái)云計算的出現，使得網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)有了新的定義和發(fā)展，相應的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)也帶來(lái)了新的應用場(chǎng)景。
2虛擬化技術(shù)
在計算機方面，虛擬化通常是指計算元件不是在真實(shí)的環(huán)境上運行，而是在虛擬的環(huán)境上運行。虛擬化技術(shù)可以擴大硬件的容量，模擬多個(gè)CPU并行運行，可以在一個(gè)平臺上運行多個(gè)操作系統，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(shù)從實(shí)現角度可以分為硬件虛擬化、操作系統虛擬化和應用程序虛擬化等。硬件虛擬化是用軟件來(lái)虛擬電腦的CPU、硬盤(pán)、內存等硬件設備，使之成為一臺虛擬機。操作系統虛擬化是利用虛擬化軟件克隆原有的操作系統，從而產(chǎn)生多個(gè)新系統。應用程序虛擬化一方面可以虛擬操作系統，使應用程序能夠運行虛擬系統的某些部分，另一方面也可以實(shí)現很多軟件的移動(dòng)使用，通過(guò)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(lǐng)域來(lái)看，虛擬化技術(shù)可以分為CPU虛擬化、服務(wù)器虛擬化、文件虛擬化、存儲虛擬化、桌面虛擬化和網(wǎng)絡(luò )虛擬化等。服務(wù)器虛擬化使用操作系統虛擬化和硬件虛擬化技術(shù)，在一臺服務(wù)器上安裝多個(gè)同時(shí)運行的操作系統，從使用者的角度看就相當于是多臺服務(wù)器，提高了服務(wù)器的利用率。桌面虛擬化技術(shù)是將服務(wù)器上配置好桌面環(huán)境發(fā)送到客戶(hù)端，只安裝操作系統的客戶(hù)端可以使用服務(wù)器傳輸的虛擬桌面，就像使用本地桌面環(huán)境一樣。網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)可以在多個(gè)計算設備之間建立虛擬網(wǎng)絡(luò )鏈接，可以將異地的局域網(wǎng)組成一個(gè)虛擬網(wǎng)，使企業(yè)的一些軟件可以實(shí)現異地互訪(fǎng)。
3傳統的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)
從本質(zhì)上來(lái)看網(wǎng)絡(luò )虛擬化是一種實(shí)現資源共享的技術(shù)，目的是在共享的物理網(wǎng)絡(luò )資源上創(chuàng )建多個(gè)可以獨立部署和管理的虛擬網(wǎng)絡(luò )。其原理如圖1所示，網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)可以解決網(wǎng)絡(luò )結構的多元化和動(dòng)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(guò)程來(lái)看，傳統的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)經(jīng)歷了4個(gè)階段：虛擬局域網(wǎng)絡(luò )（VLAN）、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )（VPN）、主動(dòng)可編程網(wǎng)絡(luò )（APN）和覆蓋網(wǎng)絡(luò )。下面分別介紹這幾種虛擬網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。VLAN是建立在交換技術(shù)的基礎上，該技術(shù)不是從物理低來(lái)劃分網(wǎng)段，而是從網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的需要將其劃分成一個(gè)個(gè)“邏輯工作組”，一個(gè)“邏輯工作組”就是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )。VLAN的實(shí)現技術(shù)有4種：用MAC地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò )、用交換機端口號定義虛擬網(wǎng)絡(luò )、用網(wǎng)絡(luò )層地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò )和用IP廣播組定義虛擬網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)劃分虛擬網(wǎng)，可以將廣播限制在各個(gè)虛擬網(wǎng)的內部，減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò )范圍內的廣播，從而提高了網(wǎng)絡(luò )的傳輸效率。另外，各個(gè)虛擬網(wǎng)之間不能直接通信，增強了網(wǎng)絡(luò )的安全性。VPN是在公共網(wǎng)絡(luò )上建立專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)。該虛擬網(wǎng)絡(luò )中的任意兩個(gè)節點(diǎn)之間并沒(méi)有點(diǎn)到點(diǎn)的物理鏈路，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商ISP在公共網(wǎng)絡(luò )中建立邏輯隧道，即點(diǎn)到點(diǎn)的虛擬專(zhuān)線(xiàn)組成一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò )。該虛擬網(wǎng)絡(luò )可以使用加密和認證技術(shù)來(lái)保證用戶(hù)內部網(wǎng)絡(luò )數據在公網(wǎng)上的安全傳輸，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )數據的私有性。APN技術(shù)為用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可編程接口使用物理網(wǎng)絡(luò )的資源，用戶(hù)可以自定義報文的處理方式。APN的一種實(shí)現方式是將網(wǎng)絡(luò )的傳輸層和控制層分開(kāi)，在控制層面為服務(wù)提供者提供可編程接口來(lái)控制網(wǎng)絡(luò )的狀態(tài)。APN的第二個(gè)實(shí)現方式是自定義報文，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(luò )狀態(tài)。覆蓋網(wǎng)絡(luò )大多是采用封裝和隧道技術(shù)，在不改變現有網(wǎng)絡(luò )特性的情況下，在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )上通過(guò)覆蓋構建多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )拓撲。每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )拓撲都和一組感知節點(diǎn)對應，報文只在這些感知節點(diǎn)上處理，對于物理網(wǎng)絡(luò )中的其他節點(diǎn)是透明的。該技術(shù)可以利用現有的底層網(wǎng)絡(luò )，為一組特定的用戶(hù)提供新的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。
4云計算與網(wǎng)絡(luò )虛擬化
傳統的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展已出現很大的不足，和缺少很好的應用。云計算的出現，使得網(wǎng)絡(luò )虛擬化有了新的定義，虛擬化也成就了云計算，網(wǎng)絡(luò )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，軟件和數據可存儲在數據中心，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給網(wǎng)絡(luò )中的計算機。因而云計算具有安全、方便、數據共享和無(wú)限可能的優(yōu)點(diǎn)。云計算不限制應用程序與硬件之間的關(guān)系，一個(gè)應用程序可以在不同的硬件上運行。實(shí)現云計算的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何有效地整合各種資源，同時(shí)保證其安全性和可用性。目前解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是是基于服務(wù)的架構SOA和虛擬化。云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)易擴展且是虛擬化的資源。云計算是一個(gè)共享的概念，所有的數據和信息都在動(dòng)態(tài)的架構上。而讓存儲、服務(wù)器等硬件變成動(dòng)態(tài)的，則取決于服務(wù)器在虛擬化方面的能力。虛擬化是動(dòng)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(wù)。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(wù)商。云計算必然是虛擬化的，虛擬化給云計算提供了堅實(shí)的基礎。虛擬化為云計算提供了很好的底層技術(shù)平臺，云計算也為虛擬化帶來(lái)了新的定義。兩者在思想上是統一的，在技術(shù)上則是互補的。
5結語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)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(luò )虛擬化相關(guān)的研究也在逐步推進(jìn)，為IT行業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展和應用。隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，必然會(huì )出現新的網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)及其應用。同時(shí)，也要加強網(wǎng)絡(luò )虛擬化技術(shù)在安全性、可靠性和完備性方面的研究。
參考文獻
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