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云計(jì)算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探討
在云計(jì)算環(huán)境下，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷出現(xiàn)以適應(yīng)新的需求，以下是小編搜集整理的一篇探究云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，云計(jì)算越來(lái)越被網(wǎng)絡(luò)行業(yè)重視。云計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種IT能力靈活調(diào)用的服務(wù)模式。在云計(jì)算背景下，以數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越得到廣泛關(guān)注。本文介紹了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架，對(duì)云技術(shù)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了探討，最后為云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提出了建議。
關(guān)鍵詞：云計(jì)算;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);建議
云計(jì)算是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)IT能力靈活調(diào)用的服務(wù)模式。它通過(guò)分布式計(jì)算、虛擬化技術(shù)等手段，將資源和任務(wù)統(tǒng)一管理調(diào)度，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的按需使用。但隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和云計(jì)算數(shù)據(jù)的激增，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)不能滿(mǎn)足云計(jì)算的需要，促使云計(jì)新技術(shù)的催生。云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)使企業(yè)信息化成本降低，使系統(tǒng)的資源利用率提升，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步和信息化服務(wù)的快速發(fā)展。
1云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架
1.1云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架更新的背景
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心大多是IP網(wǎng)絡(luò)中層次化匯聚的組網(wǎng)模式，將服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接以太網(wǎng)交換機(jī)，進(jìn)而與互聯(lián)網(wǎng)連接[1]。但是，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心基本是互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互，使用層次化組網(wǎng)模式比較適合。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)信息激增，云計(jì)算業(yè)務(wù)應(yīng)運(yùn)而生。云計(jì)算業(yè)務(wù)主要是通過(guò)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部進(jìn)行承載。數(shù)據(jù)中心隨著云計(jì)算業(yè)務(wù)的發(fā)展而發(fā)展，經(jīng)過(guò)不斷演變，使以云計(jì)算業(yè)務(wù)為目的的數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了規(guī)模化、虛擬化等趨勢(shì)，促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心的變革。但云計(jì)算但數(shù)據(jù)交互流量非常大，傳統(tǒng)的層次化組網(wǎng)模式不能滿(mǎn)足云計(jì)算模式，因此需要進(jìn)行更新數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
1.2云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架的具體架構(gòu)
圖1是云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系框架，從圖中我們可以知道，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)交互可以分為四種：一種是網(wǎng)絡(luò)交互發(fā)生在虛擬機(jī)之間;第二種網(wǎng)絡(luò)交互發(fā)生在服務(wù)器之間;第三種網(wǎng)絡(luò)交互發(fā)生在數(shù)據(jù)中心之間;第四種網(wǎng)絡(luò)交互發(fā)生在用戶(hù)和數(shù)據(jù)中心之間�？梢钥闯�，虛擬機(jī)、服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互發(fā)生在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。
第一，虛擬機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)交互，目前一般通過(guò)虛擬交換機(jī)進(jìn)行;
第二，服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)交互，一般是利用交換機(jī)進(jìn)行交互，在服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的流量交互。
第三，數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)交互，如果是同城就可以通過(guò)城域網(wǎng)進(jìn)行交互連接，如果不同城則通過(guò)骨干網(wǎng)互聯(lián)。隨著數(shù)據(jù)量的劇增，有些業(yè)務(wù)一個(gè)數(shù)據(jù)中心不能夠完成操作，而需要通過(guò)不同的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行操作，因此需要進(jìn)行二層網(wǎng)絡(luò)的打架。
第四，用戶(hù)與數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)交互一般是通過(guò)城域網(wǎng)進(jìn)行。隨著云業(yè)務(wù)的升級(jí)，信息數(shù)據(jù)的激增，用戶(hù)與數(shù)據(jù)中心之間的流量增大，需要更大的和更加智能的網(wǎng)絡(luò)寬帶進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的承載。此外，當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)中心同時(shí)工作或者一個(gè)數(shù)據(jù)中心向另一個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行流量的遷移，就需要考慮如何能夠做到快速數(shù)據(jù)中心的切換。
2 云計(jì)算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的探討
2.1虛擬機(jī)本地互訪網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)前技術(shù)下，一般使用虛擬交換機(jī)能夠?qū)ν慌_(tái)服務(wù)器內(nèi)部虛擬機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)交互連接。虛擬交換機(jī)通常在服務(wù)器內(nèi)部運(yùn)行，不需要硬件運(yùn)行，單純依靠軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互訪。這種通過(guò)虛擬機(jī)進(jìn)行本地網(wǎng)絡(luò)互訪雖然非常簡(jiǎn)單直接，卻有不少問(wèn)題存在：一是不能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬機(jī)之間的流量監(jiān)控，傳統(tǒng)的系統(tǒng)比較落后，很難進(jìn)行流量的監(jiān)控;二是虛擬機(jī)性能會(huì)隨著流量的增大而加大了服務(wù)器處理中心的負(fù)擔(dān)，使得虛擬機(jī)性能變差。為了解決以上問(wèn)題，兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生：IEEE 的 802.1Qgb Edge Virtual Bridging和 IEEE 的 802.1Br Bridge Port Extension。802.1Qgb 標(biāo)準(zhǔn)主要包括VEPA(virtual Ethernet port)和多通道(multichannel)這兩種方案 [4]。VEPA其實(shí)不能夠進(jìn)行虛擬機(jī)本地互訪網(wǎng)絡(luò)，只能夠把報(bào)文傳送到外部交換機(jī)上操作，實(shí)現(xiàn)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。利用VEPA使虛擬交換機(jī)的工作更加簡(jiǎn)潔，并將外部網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到了服務(wù)器內(nèi)部。多通道技術(shù)借用了Q-in-Q 的 VLAN 標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)本地互訪網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并進(jìn)行細(xì)致區(qū)流量類(lèi)型，再建立單獨(dú)通道使流量進(jìn)入外部交換機(jī)，確保網(wǎng)絡(luò)安全以及管理的可靠性[3]。目前，這兩種標(biāo)準(zhǔn)還處于發(fā)展階段，802.1Br要利用硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)，802.1Qbg需要通過(guò)修改交換機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，兩種標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)劣，何種標(biāo)準(zhǔn)更加具有優(yōu)勢(shì)還需要進(jìn)一步通過(guò)實(shí)踐論證。
2.2數(shù)據(jù)中心二層互訪網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)前，樹(shù)狀三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是數(shù)據(jù)中心普遍采用的。如果兩個(gè)服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心的不同分支時(shí)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)交互就需要通過(guò)核心層來(lái)進(jìn)行，這樣就需要消耗大量時(shí)間，此種方式在當(dāng)前云計(jì)算服務(wù)的橫向流量劇增的情況下已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足。而且，假設(shè)在此種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下添加防火墻設(shè)備，就等于再在結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)VLAN，如果VLAN下單虛擬機(jī)超出范圍，就會(huì)使得虛擬機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。以上問(wèn)題的解決方法主要是將三層結(jié)構(gòu)變成二層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的扁平化，即是將匯聚層剔除，只剩下接入層和核心層兩級(jí)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加服務(wù)器能力，保證虛擬機(jī)能夠正常遷移。如圖2所示，
應(yīng)該注意的是，數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的變化會(huì)產(chǎn)生許多技術(shù)問(wèn)題。利用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器虛擬化成多臺(tái)服務(wù)器，增加了數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。不過(guò)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)STP生成樹(shù)狀協(xié)議進(jìn)行環(huán)路的避免，使得多條路徑不同，不適合大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。為了解決上述問(wèn)題，控制平面和數(shù)據(jù)兩種平面虛擬化技術(shù)便產(chǎn)生了，不僅避免了環(huán)路，還增強(qiáng)了寬帶的利用。
2.3數(shù)據(jù)中心跨站點(diǎn)二層互訪網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，擴(kuò)容是多數(shù)據(jù)中心的主要功能，在云計(jì)算環(huán)境下，主要進(jìn)行分布式計(jì)算以及對(duì)虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)跨站點(diǎn)遷移，這就需要構(gòu)建跨數(shù)據(jù)中心的二層網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)光纖直連能夠很快捷地實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)二層網(wǎng)絡(luò)，但從實(shí)際來(lái)看，數(shù)據(jù)中心很少能夠做到直連，目前基本上都是直接在IP網(wǎng)上打隧進(jìn)行二層互聯(lián)。傳統(tǒng)技術(shù)包括 VLLo GRE/VPLSo GRE 和 L2TPv3 等。最新技術(shù)是由思科提出的 OTV(overlay transport virtualization)私有技術(shù)，將以太網(wǎng)報(bào)文通過(guò)“Mac in IP”方式進(jìn)行原始封裝，路由規(guī)則主要使用MAC地址，使得網(wǎng)絡(luò)疊加，便于在二層連接能夠在分散的數(shù)據(jù)中心間實(shí)現(xiàn)，并且還能夠使這些數(shù)據(jù)中心相互獨(dú)立，確保IP互聯(lián)的容錯(cuò)性和永續(xù)性[4]。 2.4用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)
進(jìn)行跨數(shù)據(jù)中心的二層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建使得用戶(hù)接入數(shù)據(jù)中心會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：第一，在進(jìn)行多站式分布計(jì)算時(shí)，用戶(hù)需要考慮是進(jìn)行此數(shù)據(jù)中心的接入還是彼數(shù)據(jù)中心;第二，用戶(hù)如何在業(yè)務(wù)虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心之間遷移之后快速切換。業(yè)務(wù)虛擬機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心之間的遷移時(shí)，并不會(huì)改變IP地址，這就使得多站點(diǎn)選擇技術(shù)更加復(fù)雜。
在實(shí)際操作中，用戶(hù)聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)采用的大多是DNS技術(shù)，而當(dāng)前比較新的LISP(locator/ID separation protocol)路由發(fā)現(xiàn)技術(shù)采用的比較少。DNS技術(shù)可以對(duì)把一個(gè)域名分散成多個(gè)IP地址，用戶(hù)就可以使用分成出來(lái)的IP進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的交聯(lián)。假設(shè)虛擬機(jī)跨數(shù)據(jù)中心遷移，但是IP地址并沒(méi)有發(fā)生改變，所以增加NAT設(shè)備在虛擬機(jī)的外部，使IP地址轉(zhuǎn)換為多個(gè)虛擬IP，便于用戶(hù)進(jìn)行切換。思科的LISP技術(shù)是一個(gè)IPin IP協(xié)議，是一種名址分離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠在IP不變的同時(shí)使用戶(hù)能夠精準(zhǔn)接入數(shù)據(jù)中心[5]。
2.5 SDN 技術(shù)
SDN技術(shù)是一種適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控制和轉(zhuǎn)發(fā)的分離。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊耦合架構(gòu)中將控制層拆分出來(lái)，實(shí)現(xiàn)三層邏輯架構(gòu)。SDN是基于Open Flow，并受到廣泛關(guān)注的最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠很好地在云計(jì)算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，進(jìn)行信息資源的優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化以及虛擬機(jī)之間的遷移[6]。
3 云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建議
表1是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類(lèi)型與技術(shù)對(duì)比表，從中可以看出不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求與最新技術(shù)之間的對(duì)比。當(dāng)前，云計(jì)算環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著更緊缺的需求，作為技術(shù)開(kāi)發(fā)中應(yīng)該要明白傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展跟不上技術(shù)進(jìn)步形勢(shì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，新技術(shù)能夠更好地適應(yīng)技術(shù)需求�？梢灶A(yù)測(cè)的是，同一需求能夠產(chǎn)生多種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，究竟哪一種技術(shù)能夠占據(jù)主導(dǎo)并不能確定。但需要做好準(zhǔn)備工作，便于新技術(shù)的應(yīng)用。首先是將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心三層架構(gòu)變?yōu)槎䦟蛹軜?gòu)，在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)支持之后向TRILL/SPB 技術(shù)演進(jìn)[7]。其次，技術(shù)界不太認(rèn)同數(shù)據(jù)中心之間的遷移，所以需要盡量減少多個(gè)數(shù)據(jù)中心之間頻繁的大規(guī)模遷移，防止意外因素造成的數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)前國(guó)外數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)劇增，做好數(shù)據(jù)中心間的光纖直連具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。隨著技術(shù)的更新發(fā)展，私有協(xié)議將會(huì)成為技術(shù)發(fā)展的導(dǎo)向，通過(guò)私有協(xié)議以及SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共連將會(huì)成為技術(shù)發(fā)展的新方向。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足服務(wù)需求。云計(jì)算作為新的數(shù)據(jù)服務(wù)模式，需要更便捷迅速的網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)。在云計(jì)算環(huán)境下，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷出現(xiàn)以適應(yīng)新的需求，如虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、SDN技術(shù)等。但應(yīng)該意識(shí)到的是，當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并不成熟，還需要加大研究;SDN技術(shù)雖然是云計(jì)算發(fā)展的新方向，仍需要進(jìn)行技術(shù)的更新應(yīng)用。隨著信息化時(shí)代和現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，云計(jì)算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究必將成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新課題，對(duì)促進(jìn)中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)有重要的推動(dòng)作用。。
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