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云計算環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)探討
在云計算環(huán)境下，新的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不斷出現以適應新的需求，以下是小編搜集整理的一篇探究云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的進(jìn)步，云計算越來(lái)越被網(wǎng)絡(luò )行業(yè)重視。云計算通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對各種IT能力靈活調用的服務(wù)模式。在云計算背景下，以數據為核心的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)越來(lái)越得到廣泛關(guān)注。本文介紹了云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系框架，對云技術(shù)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)進(jìn)行了探討，最后為云計算網(wǎng)絡(luò )發(fā)展提出了建議。
關(guān)鍵詞：云計算;網(wǎng)絡(luò )技術(shù);建議
云計算是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對IT能力靈活調用的服務(wù)模式。它通過(guò)分布式計算、虛擬化技術(shù)等手段，將資源和任務(wù)統一管理調度，實(shí)現應用的按需使用。但隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和云計算數據的激增，傳統的數據中心已經(jīng)不能滿(mǎn)足云計算的需要，促使云計新技術(shù)的催生。云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的出現使企業(yè)信息化成本降低，使系統的資源利用率提升，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云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系框架
1.1云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系框架更新的背景
傳統數據中心大多是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 )設備連接以太網(wǎng)交換機，進(jìn)而與互聯(lián)網(wǎng)連接[1]。但是，傳統的數據中心基本是互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)和服務(wù)器之間的數據交互，使用層次化組網(wǎng)模式比較適合。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，數據信息激增，云計算業(yè)務(wù)應運而生。云計算業(yè)務(wù)主要是通過(guò)數據中心內部進(jìn)行承載。數據中心隨著(zhù)云計算業(yè)務(wù)的發(fā)展而發(fā)展，經(jīng)過(guò)不斷演變，使以云計算業(yè)務(wù)為目的的數據中心出現了規�；�、虛擬化等趨勢，促進(jìn)了數據中心的變革。但云計算但數據交互流量非常大，傳統的層次化組網(wǎng)模式不能滿(mǎn)足云計算模式，因此需要進(jìn)行更新數據中心的網(wǎng)絡(luò )架構。
1.2云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系框架的具體架構
圖1是云計算網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系框架，從圖中我們可以知道，云計算網(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)生在數據中心之間;第四種網(wǎng)絡(luò )交互發(fā)生在用戶(hù)和數據中心之間�？梢钥闯�，虛擬機、服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò )數據交互發(fā)生在數據中心內部。
第一，虛擬機之間的網(wǎng)絡(luò )交互，目前一般通過(guò)虛擬交換機進(jìn)行;
第二，服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò )交互，一般是利用交換機進(jìn)行交互，在服務(wù)器之間實(shí)現縱向和橫向的流量交互。
第三，數據中心之間的網(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(zhù)數據量的劇增，有些業(yè)務(wù)一個(gè)數據中心不能夠完成操作，而需要通過(guò)不同的數據中心進(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)與數據中心之間的網(wǎng)絡(luò )交互一般是通過(guò)城域網(wǎng)進(jìn)行。隨著(zhù)云業(yè)務(wù)的升級，信息數據的激增，用戶(hù)與數據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)行流量數據的承載。此外，當多個(gè)數據中心同時(shí)工作或者一個(gè)數據中心向另一個(gè)數據中心進(jìn)行流量的遷移，就需要考慮如何能夠做到快速數據中心的切換。
2 云計算環(huán)境下網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的探討
2.1虛擬機本地互訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )
當前技術(shù)下，一般使用虛擬交換機能夠對同一臺服務(wù)器內部虛擬機之間的網(wǎng)絡(luò )交互連接。虛擬交換機通常在服務(wù)器內部運行，不需要硬件運行，單純依靠軟件實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互訪(fǎng)。這種通過(guò)虛擬機進(jìn)行本地網(wǎng)絡(luò )互訪(fǎng)雖然非常簡(jiǎn)單直接，卻有不少問(wèn)題存在：一是不能夠實(shí)現虛擬機之間的流量監控，傳統的系統比較落后，很難進(jìn)行流量的監控;二是虛擬機性能會(huì )隨著(zhù)流量的增大而加大了服務(wù)器處理中心的負擔，使得虛擬機性能變差。為了解決以上問(wèn)題，兩個(gè)技術(shù)標準應運而生：IEEE 的 802.1Qgb Edge Virtual Bridging和 IEEE 的 802.1Br Bridge Port Extension。802.1Qgb 標準主要包括VEPA(virtual Ethernet port)和多通道(multichannel)這兩種方案 [4]。VEPA其實(shí)不能夠進(jìn)行虛擬機本地互訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )，只能夠把報文傳送到外部交換機上操作，實(shí)現報文的轉發(fā)。利用VEPA使虛擬交換機的工作更加簡(jiǎn)潔，并將外部網(wǎng)絡(luò )擴展到了服務(wù)器內部。多通道技術(shù)借用了Q-in-Q 的 VLAN 標簽，實(shí)現了虛擬機本地互訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，并進(jìn)行細致區流量類(lèi)型，再建立單獨通道使流量進(jìn)入外部交換機，確保網(wǎng)絡(luò )安全以及管理的可靠性[3]。目前，這兩種標準還處于發(fā)展階段，802.1Br要利用硬件設備實(shí)現，802.1Qbg需要通過(guò)修改交換機的驅動(dòng)程序，兩種標準各有優(yōu)劣，何種標準更加具有優(yōu)勢還需要進(jìn)一步通過(guò)實(shí)踐論證。
2.2數據中心二層互訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )
當前，樹(shù)狀三層網(wǎng)絡(luò )架構是數據中心普遍采用的。如果兩個(gè)服務(wù)器在數據中心的不同分支時(shí)，實(shí)現服務(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，此種方式在當前云計算服務(wù)的橫向流量劇增的情況下已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足。而且，假設在此種網(wǎng)絡(luò )架構下添加防火墻設備，就等于再在結構中增加一個(gè)VLAN，如果VLAN下單虛擬機超出范圍，就會(huì )使得虛擬機無(wú)法正常運轉。以上問(wèn)題的解決方法主要是將三層結構變成二層結構，實(shí)現數據中心結構的扁平化，即是將匯聚層剔除，只剩下接入層和核心層兩級，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )結構，增加服務(wù)器能力，保證虛擬機能夠正常遷移。如圖2所示，
應該注意的是，數據中心結構的變化會(huì )產(chǎn)生許多技術(shù)問(wèn)題。利用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器虛擬化成多臺服務(wù)器，增加了數據中心的網(wǎng)絡(luò )規模。不過(guò)傳統網(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，不適合大規模的網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)。為了解決上述問(wèn)題，控制平面和數據兩種平面虛擬化技術(shù)便產(chǎn)生了，不僅避免了環(huán)路，還增強了寬帶的利用。
2.3數據中心跨站點(diǎn)二層互訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò )
傳統網(wǎng)絡(luò )中，擴容是多數據中心的主要功能，在云計算環(huán)境下，主要進(jìn)行分布式計算以及對虛擬機實(shí)現跨站點(diǎn)遷移，這就需要構建跨數據中心的二層網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)光纖直連能夠很快捷地實(shí)現多站點(diǎn)二層網(wǎng)絡(luò )，但從實(shí)際來(lái)看，數據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)報文通過(guò)“Mac in IP”方式進(jìn)行原始封裝，路由規則主要使用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據中心間實(shí)現，并且還能夠使這些數據中心相互獨立，確保IP互聯(lián)的容錯性和永續性[4]。 2.4用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )
進(jìn)行跨數據中心的二層網(wǎng)絡(luò )構建使得用戶(hù)接入數據中心會(huì )產(chǎn)生以下問(wèn)題：第一，在進(jìn)行多站式分布計算時(shí)，用戶(hù)需要考慮是進(jìn)行此數據中心的接入還是彼數據中心;第二，用戶(hù)如何在業(yè)務(wù)虛擬機在數據中心之間遷移之后快速切換。業(yè)務(wù)虛擬機進(jìn)行數據中心之間的遷移時(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)，而當前比較新的LISP(locator/ID separation protocol)路由發(fā)現技術(shù)采用的比較少。DNS技術(shù)可以對把一個(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)行數據中心的交聯(lián)。假設虛擬機跨數據中心遷移，但是IP地址并沒(méi)有發(fā)生改變，所以增加NAT設備在虛擬機的外部，使IP地址轉換為多個(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)能夠精準接入數據中心[5]。
2.5 SDN 技術(shù)
SDN技術(shù)是一種適應當前網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的技術(shù)，實(shí)現控制和轉發(fā)的分離。在傳統網(wǎng)絡(luò )設備緊耦合架構中將控制層拆分出來(lái)，實(shí)現三層邏輯架構。SDN是基于Open Flow，并受到廣泛關(guān)注的最新網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，能夠很好地在云計算環(huán)境下實(shí)現數據中心的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，進(jìn)行信息資源的優(yōu)化整合，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )虛擬化以及虛擬機之間的遷移[6]。
3 云計算網(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)之間的對比。當前，云計算環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)有著(zhù)更緊缺的需求，作為技術(shù)開(kāi)發(fā)中應該要明白傳統技術(shù)的發(fā)展跟不上技術(shù)進(jìn)步形勢。從長(cháng)遠看，新技術(shù)能夠更好地適應技術(shù)需求�？梢灶A測的是，同一需求能夠產(chǎn)生多種技術(shù)來(lái)實(shí)現，究竟哪一種技術(shù)能夠占據主導并不能確定。但需要做好準備工作，便于新技術(shù)的應用。首先是將傳統的數據中心三層架構變?yōu)槎䦟蛹軜�，在產(chǎn)品實(shí)現支持之后向TRILL/SPB 技術(shù)演進(jìn)[7]。其次，技術(shù)界不太認同數據中心之間的遷移，所以需要盡量減少多個(gè)數據中心之間頻繁的大規模遷移，防止意外因素造成的數據丟失。當前國外數據中心之間的數據互聯(lián)劇增，做好數據中心間的光纖直連具有非�，F實(shí)的意義。隨著(zhù)技術(shù)的更新發(fā)展，私有協(xié)議將會(huì )成為技術(shù)發(fā)展的導向，通過(guò)私有協(xié)議以及SDN技術(shù)實(shí)現不同設備之間的數據共連將會(huì )成為技術(shù)發(fā)展的新方向。
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，傳統的技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足服務(wù)需求。云計算作為新的數據服務(wù)模式，需要更便捷迅速的網(wǎng)絡(luò )作為基礎。在云計算環(huán)境下，新的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不斷出現以適應新的需求，如虛擬網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、SDN技術(shù)等。但應該意識到的是，當前虛擬網(wǎng)絡(luò )技術(shù)并不成熟，還需要加大研究;SDN技術(shù)雖然是云計算發(fā)展的新方向，仍需要進(jìn)行技術(shù)的更新應用。隨著(zhù)信息化時(shí)代和現代化建設進(jìn)程的加快，云計算環(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，對促進(jìn)中國現代化建設有重要的推動(dòng)作用。。
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