云計算環境下的網絡技術探討
在云計算環境下，新的網絡技術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絡技術體系的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：隨著網絡技術的進步，云計算越來越被網絡行業重視。云計算通過網絡實現對各種IT能力靈活調用的服務模式。在云計算背景下，以數據為核心的網絡技術越來越得到廣泛關注。本文介紹了云計算網絡技術體系框架，對云技術環境下的網絡技術進行了探討，最后為云計算網絡發展提出了建議。
關鍵詞：云計算;網絡技術;建議
云計算是通過網絡實現對IT能力靈活調用的服務模式。它通過分布式計算、虛擬化技術等手段，將資源和任務統一管理調度，實現應用的按需使用。但隨著網絡的發展和云計算數據的激增，傳統的數據中心已經不能滿足云計算的需要，促使云計新技術的催生。云計算環境下網絡技術的出現使企業信息化成本降低，使系統的資源利用率提升，推動了網絡技術的進步和信息化服務的快速發展。
1云計算網絡技術體系框架
1.1云計算網絡技術體系框架更新的背景
傳統數據中心大多是IP網絡中層次化匯聚的組網模式，將服務器等網絡設備連接以太網交換機，進而與互聯網連接[1]。但是，傳統的數據中心基本是互聯網用戶和服務器之間的數據交互，使用層次化組網模式比較適合。隨著網絡的發展，數據信息激增，云計算業務應運而生。云計算業務主要是通過數據中心內部進行承載。數據中心隨著云計算業務的發展而發展，經過不斷演變，使以云計算業務為目的的數據中心出現了規模化、虛擬化等趨勢，促進了數據中心的變革。但云計算但數據交互流量非常大，傳統的層次化組網模式不能滿足云計算模式，因此需要進行更新數據中心的網絡架構。
1.2云計算網絡技術體系框架的具體架構
圖1是云計算網絡技術體系框架，從圖中我們可以知道，云計算網絡交互可以分為四種：一種是網絡交互發生在虛擬機之間;第二種網絡交互發生在服務器之間;第三種網絡交互發生在數據中心之間;第四種網絡交互發生在用戶和數據中心之間。可以看出，虛擬機、服務器之間的網絡數據交互發生在數據中心內部。
第一，虛擬機之間的網絡交互，目前一般通過虛擬交換機進行;
第二，服務器之間的網絡交互，一般是利用交換機進行交互，在服務器之間實現縱向和橫向的流量交互。
第三，數據中心之間的網絡交互，如果是同城就可以通過城域網進行交互連接，如果不同城則通過骨干網互聯。隨著數據量的劇增，有些業務一個數據中心不能夠完成操作，而需要通過不同的數據中心進行操作，因此需要進行二層網絡的打架。
第四，用戶與數據中心之間的網絡交互一般是通過城域網進行。隨著云業務的升級，信息數據的激增，用戶與數據中心之間的流量增大，需要更大的和更加智能的網絡寬帶進行流量數據的承載。此外，當多個數據中心同時工作或者一個數據中心向另一個數據中心進行流量的遷移，就需要考慮如何能夠做到快速數據中心的切換。
2 云計算環境下網絡技術的探討
2.1虛擬機本地互訪網絡
當前技術下，一般使用虛擬交換機能夠對同一臺服務器內部虛擬機之間的網絡交互連接。虛擬交換機通常在服務器內部運行，不需要硬件運行，單純依靠軟件實現網絡互訪。這種通過虛擬機進行本地網絡互訪雖然非常簡單直接，卻有不少問題存在：一是不能夠實現虛擬機之間的流量監控，傳統的系統比較落后，很難進行流量的監控;二是虛擬機性能會隨著流量的增大而加大了服務器處理中心的負擔，使得虛擬機性能變差。為了解決以上問題，兩個技術標準應運而生：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其實不能夠進行虛擬機本地互訪網絡，只能夠把報文傳送到外部交換機上操作，實現報文的轉發。利用VEPA使虛擬交換機的工作更加簡潔，并將外部網絡擴展到了服務器內部。多通道技術借用了Q-in-Q 的 VLAN 標簽，實現了虛擬機本地互訪網絡互聯，并進行細致區流量類型，再建立單獨通道使流量進入外部交換機，確保網絡安全以及管理的可靠性[3]。目前，這兩種標準還處于發展階段，802.1Br要利用硬件設備實現，802.1Qbg需要通過修改交換機的驅動程序，兩種標準各有優劣，何種標準更加具有優勢還需要進一步通過實踐論證。
2.2數據中心二層互訪網絡
當前，樹狀三層網絡架構是數據中心普遍采用的。如果兩個服務器在數據中心的不同分支時，實現服務器之間的網絡交互就需要通過核心層來進行，這樣就需要消耗大量時間，此種方式在當前云計算服務的橫向流量劇增的情況下已經無法滿足。而且，假設在此種網絡架構下添加防火墻設備，就等于再在結構中增加一個VLAN，如果VLAN下單虛擬機超出范圍，就會使得虛擬機無法正常運轉。以上問題的解決方法主要是將三層結構變成二層結構，實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，簡化了網絡結構，增加服務器能力，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產生許多技術問題。利用虛擬化技術將服務器虛擬化成多臺服務器，增加了數據中心的網絡規模。不過傳統網絡是通過STP生成樹狀協議進行環路的避免，使得多條路徑不同，不適合大規模的網絡轉發。為了解決上述問題，控制平面和數據兩種平面虛擬化技術便產生了，不僅避免了環路，還增強了寬帶的利用。
2.3數據中心跨站點二層互訪網絡
傳統網絡中，擴容是多數據中心的主要功能，在云計算環境下，主要進行分布式計算以及對虛擬機實現跨站點遷移，這就需要構建跨數據中心的二層網絡。通過光纖直連能夠很快捷地實現多站點二層網絡，但從實際來看，數據中心很少能夠做到直連，目前基本上都是直接在IP網上打隧進行二層互聯。傳統技術包括 VLLo GRE/VPLSo GRE 和 L2TPv3 等。最新技術是由思科提出的 OTV(overlay transport virtualization)私有技術，將以太網報文通過“Mac in IP”方式進行原始封裝，路由規則主要使用MAC地址，使得網絡疊加，便于在二層連接能夠在分散的數據中心間實現，并且還能夠使這些數據中心相互獨立，確保IP互聯的容錯性和永續性[4]。 2.4用戶接入網絡
進行跨數據中心的二層網絡構建使得用戶接入數據中心會產生以下問題：第一，在進行多站式分布計算時，用戶需要考慮是進行此數據中心的接入還是彼數據中心;第二，用戶如何在業務虛擬機在數據中心之間遷移之后快速切換。業務虛擬機進行數據中心之間的遷移時，并不會改變IP地址，這就使得多站點選擇技術更加復雜。
在實際操作中，用戶聯網的技術采用的大多是DNS技術，而當前比較新的LISP(locator/ID separation protocol)路由發現技術采用的比較少。DNS技術可以對把一個域名分散成多個IP地址，用戶就可以使用分成出來的IP進行數據中心的交聯。假設虛擬機跨數據中心遷移，但是IP地址并沒有發生改變，所以增加NAT設備在虛擬機的外部，使IP地址轉換為多個虛擬IP，便于用戶進行切換。思科的LISP技術是一個IPin IP協議，是一種名址分離網絡技術，能夠在IP不變的同時使用戶能夠精準接入數據中心[5]。
2.5 SDN 技術
SDN技術是一種適應當前網絡發展的技術，實現控制和轉發的分離。在傳統網絡設備緊耦合架構中將控制層拆分出來，實現三層邏輯架構。SDN是基于Open Flow，并受到廣泛關注的最新網絡技術，能夠很好地在云計算環境下實現數據中心的網絡互聯，進行信息資源的優化整合，實現網絡虛擬化以及虛擬機之間的遷移[6]。
3 云計算網絡發展建議
表1是網絡技術類型與技術對比表，從中可以看出不同類型網絡技術需求與最新技術之間的對比。當前，云計算環境下，網絡技術有著更緊缺的需求，作為技術開發中應該要明白傳統技術的發展跟不上技術進步形勢。從長遠看，新技術能夠更好地適應技術需求。可以預測的是，同一需求能夠產生多種技術來實現，究竟哪一種技術能夠占據主導并不能確定。但需要做好準備工作，便于新技術的應用。首先是將傳統的數據中心三層架構變為二層架構，在產品實現支持之后向TRILL/SPB 技術演進[7]。其次，技術界不太認同數據中心之間的遷移，所以需要盡量減少多個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劇增，做好數據中心間的光纖直連具有非常現實的意義。隨著技術的更新發展，私有協議將會成為技術發展的導向，通過私有協議以及SDN技術實現不同設備之間的數據共連將會成為技術發展的新方向。
4 結束語
隨著網絡技術的發展，傳統的技術已經越來越不能滿足服務需求。云計算作為新的數據服務模式，需要更便捷迅速的網絡作為基礎。在云計算環境下，新的網絡技術不斷出現以適應新的需求，如虛擬網絡技術、SDN技術等。但應該意識到的是，當前虛擬網絡技術并不成熟，還需要加大研究;SDN技術雖然是云計算發展的新方向，仍需要進行技術的更新應用。隨著信息化時代和現代化建設進程的加快，云計算環境下的網絡技術研究必將成為網絡技術發展的新課題，對促進中國現代化建設有重要的推動作用。。
參考文獻：
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