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CN104685838B - 利用服务特定拓扑抽象和接口的软件定义网络虚拟化 - Google Patents

利用服务特定拓扑抽象和接口的软件定义网络虚拟化 Download PDF

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CN104685838B CN201380051386.2A CN201380051386A CN104685838B CN 104685838 B CN104685838 B CN 104685838B CN 201380051386 A CN201380051386 A CN 201380051386A CN 104685838 B CN104685838 B CN 104685838B
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Abstract

本发明公开一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非瞬时性计算机可读介质上的计算机可执行指令，当处理器执行时，使得位于网络层的服务特定虚拟拓扑库执行以下操作：接收来自应用层组件的虚拟服务协商发起消息，其中所述发起消息包括多个网络源地址、多个网络目的地址，以及服务特定目标；获得多条计算网络路径，该多条路径经过所述网络源地址与所述网络目的地址之间的网络层网元(NE)网络并满足所述服务特定目标；以及，计算服务特定虚拟拓扑，该服务特定虚拟拓扑抽象地表示所述计算服务特定网络路径。

Description

利用服务特定拓扑抽象和接口的软件定义网络虚拟化
背景技术
现有网络的网络运营商，有时也称为电信运营商或通信服务提供商，可能希望优化网络较低层，例如开放系统互连(Open Systems Interconnection，OSI)模型的第1层至第5层，传递网际协议(Internet Protocol，IP)流量等流量的网络利用率。优化的流量可以包括用于三网合一服务(例如，视频、语音和/或数据)流量以及任何类型的批量数据传递的流量。在现有网络中，端到端服务通常由操作支撑系统(Operational Support System，OSS)或提供商特定网络管理服务应用设置。网络运营商已提出优化网络利用率和流量的多种场景，例如优化现有网络服务和实现新的/新兴网络应用服务。
发明内容
在一个实施例中，本发明包括一种位于网络层的服务特定虚拟拓扑库。所述服务特定虚拟拓扑库可以接收来自应用层组件的虚拟服务协商发起。请求可以包括多个网络源地址、多个网络目的地址、以及服务特定目标。服务特定虚拟拓扑库可以获得多条计算网络路径，该多条路径经过网络源地址与网络目的地址之间的网络层网元(Network Element，NE)网络并满足服务特定目标。然后，服务特定虚拟拓扑库可以计算服务特定虚拟拓扑，该服务特定虚拟拓扑抽象地表示所述计算服务特定网络路径。
在另一个实施例中，本发明包括一种装置，该装置包括用于接收来自应用层组件的虚拟网络服务发起消息的接收器。请求可以包括一个或多个源地址、一个或多个目的地址，以及服务特定目标。所述装置还可以包括：耦合至接收器的处理器，用于计算服务特定虚拟拓扑，该服务特定虚拟拓扑基于服务特定目标抽象地表示连接源地址和目的地址的网络层NE网络。所述装置还可以包括：耦合至所述处理器的发射器，用于将服务特定虚拟拓扑传输给应用层组件。
在另一个实施例中，本发明包括一种在提供商网络控制器(Provider NetworkController，PNC)中实现的方法。PNC可以与数据中心(Data Center，DC)控制器协商以确定DC希望连接的一组端点。PNC可以从DC控制器接收虚拟网络拓扑(Virtual NetworkTopology，VNT)应支持的端点间流量特性。PNC也可以向路径计算实体发起请求并接收通过基于流量特性相关的服务目标功能的k条最短路径算法生成的拓扑。然后，PNC可以响应于DC控制器，提供基于对所述拓扑的抽象的VNT。
为了更清楚地理解这些和其它特征，以下将结合附图和权利要求书对其进行详细描述。
附图说明
为了更完整的理解本发明，请结合附图和具体实施方式参考以下附图说明，其中相似的附图标号表示相似的部件。
图1为DC互连网络架构的一个实施例的示意图。
图2为DC互连网络架构的另一个实施例的示意图。
图3为NE的一个实施例的示意图，该NE可以充当DC互连网络架构内的节点。
图4为一种生成服务特定虚拟拓扑的方法的一个实施例的流程图。
图5为示例网络层网络拓扑的示意图。
图6A为一种用于最低时延服务特定目标的示例服务特定拓扑的示意图。
图6B为一种用于最低时延服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑的示意图。
图7A为一种用于最低货币成本服务特定目标的示例服务特定拓扑的示意图。
图7B为一种用于最低货币成本服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑的示意图。
图8A为一种用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定拓扑的示意图。
图8B为一种用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑的示意图。
图9A为另一种用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定拓扑的示意图。
图9B为另一种用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑的示意图。
图10A为一种在采用三条不相交路径的情况下用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定拓扑的示意图。
图10B为一种在采用三条不相交路径的情况下用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑的示意图。
具体实施方式
首先应理解，尽管以下对一个或多个实施例的实施方式进行了举例说明，但所公开的系统和/或方法可通过任何数目的已知或现有技术实现。本发明决不限于以下阐述的实现方式、附图和技术，包括图示和说明的典型设计和实现方式，而是可以在所附权利要求及其所有同等替代的范围内进行修改。
诸如云计算等新应用/新兴应用的提供和操作可能涉及在多个网络组件(例如，服务器)上配置处理资源和/或存储空间。基于用户需求变化，资源/数据可能在位于一个或多个DC中的多个服务器之间迁移。这种转移可能是DC内转移、DC间转移，和/或电信提供商间转移。相关联的网络可以划分成应用层和网络层。应用层可以包括在OSI模型的应用层、呈现层和/或会话层中实现和/或运行的应用和/或服务。网络层可以包括在OSI模型的传输层、网络层、数据链路层和/或物理层中运行的进程。在应用层中运行的服务可能知道可用的服务器资源，但可能不知道并且可能不用于解释与网络拓扑和/或网络资源有关的数据。例如，应用层进程可用于发送ping消息来确定在特定时间点两个网络节点之间的时延，但可能无法确定这种时延的原因、这种时延如何随时间变化，和/或当执行多节点至多节点传递时时延会是多长。同样，网络层进程可能没有权限和/或能力来解释应用层资源数据。另外，在不同层中运行的系统可能是由不同电信提供商拥有的。因此，在某些情况下，完全的层间共享可能导致不可接受的安全问题。由于这些原因，在任一层中运行的服务可能由于缺乏完整信息而无法选择用于数据/资源迁移的最佳目标服务器，从而导致服务器选择(Server Selection，SS)问题。由于层之间的严格分离以及提供商之间的分离，跨越应用层和网络层两者处理和协调服务提供可能不同于处理传统服务，如单个源和单个目的地之间的端到端数据传递的网络提供。
此外，DC互连可能基于DC站点之间的预先分配的静态广域网(Wide AreaNetwork，WAN)光管道。DC站点之间的预分配容量是设计用于获得峰值速率的，由于不断波动的流量需求而不能得到充分利用。这种操作模式可能不适于在相应地调整WAN带宽的同时，向多个候选DC站点中的一个动态分配新应用。例如，某些工作负载或数据可能需要在进行中从一个DC迁移至另一个。另一个例子是容灾：当服务DC遭遇影响应用性能的中断时，大量数据可能需要寻找替代DC。因此，如上所述的DC互连可能缺乏DC控制与提供商网络控制之间的无缝结合。
本文公开了一种服务特定虚拟拓扑库，该服务特定虚拟拓扑库可位于网络层并且可以生成服务特定的一组有限网络拓扑数据的抽象表示。应用层组件，例如DC控制器，可以通过传输包括一组网络源地址、一组目的地址和/或服务特定目标的虚拟服务请求来发起与所述服务特定虚拟拓扑库的虚拟服务协商。可以认为虚拟服务请求是对跨越所述源地址中的至少一个与所述目的地址中的至少一个之间的与服务特定虚拟拓扑库相关联的域路由数据的请求。服务特定目标可以指示基于服务网络特性来优化所请求路由的请求。服务特定目标可以包括最低时延、最低货币成本、最高可靠性(例如，不相交路径)、最高带宽等。消息可以经由控制虚拟网络接口(Control Virtual Network Interface，CVNI)传输，该CVNI可以是层之间的北向接口。服务特定虚拟拓扑库可以请求物理网络控制组件执行相关联的路径计算，例如使用基于实现最低货币成本网络链路成本、实现最低时延的网络链路时延、实现最高可靠性的最短路径等服务特定目标而选择的k条最短路径算法。服务特定虚拟拓扑库可以将与由网络控制组件计算出的路径相关联的链路和/或节点组装至服务特定拓扑中。服务虚拟拓扑库还可以简化/虚拟化服务特定拓扑，例如移除所有二级中转节点。二级中转节点可以是至少一条计算的网络路径所经过，并且连接至经过该网络节点的计算网络路径所经过的恰好两条链路的非端点网络节点(例如，非源和非目的地)。连接至被移除的二级中转节点的链路可以合并以创建虚拟链路。可以通过移除所有一级中转节点(例如，连接至计算路径所经过的恰好一条链路的非端点网络节点)来进一步简化/虚拟化服务特定拓扑。所得到的服务特定虚拟拓扑可以存储在服务特定虚拟拓扑库中和/或传输给被请求的应用层组件。服务特定虚拟拓扑数据可以降低安全风险，可以容易地传输，并且可以比原始网络层数据更容易地由应用层组件解释。
本发明可能采用了多个术语，其中的一些定义如下。提供商网络可以是能够提供地理上不同站点之间的数据面连接性的广域网。服务提供商可以是负责向客户端提供WAN服务的实体。在服务提供商拥有提供网络服务的整个传送网的情况下，它也可以等同于网络提供商。PNC可以是服务提供商的网络控制器，其可以负责与DC控制器的协调动作。DC运营商可以是负责向客户端例如服务提供商的客户提供高容量计算服务/计算和存储服务的实体。DC控制器可以是DC运营商的控制器，其可以从服务提供商获得WAN服务。CVNI可以是用于DC控制器与PNC之间的服务广告和激活的接口。
图1为DC互连网络100架构的一个实施例的示意图。网络100可以包括多个DC 150，这些DC可以通过传送网络120互连。DC 150可以由运行在应用层中的DC控制器140控制。传送网络120可以由可在网络层中运行的PNC 130控制。DC控制器140可以通过CVNI 160发起与PNC 130的虚拟网络服务协商。虚拟网络服务协商发起消息可以包括表示可能潜在地通过传送网络120连接的DC端点151的源地址和/或目的地址。虚拟网络服务协商发起消息还可以包括服务特定目标。PNC 130可以计算满足服务特定目标的跨传送网络120的路径，创建服务特定拓扑，虚拟化服务特定拓扑，并且将服务特定虚拟拓扑返回给DC控制器140。然后DC控制器140可以采用服务特定虚拟拓扑来确定应连接哪些DC端点151。一旦确定了适当的DC端点151连接，DC控制器140便可以通过PNC 130和/或直接从传送网络120(例如，经由传送DC端点151)请求相关连接，以支持DC 150之间的数据迁移。
DC 150可以是用于存储数据、执行进程和/或为诸如终端用户、应用服务提供商、其它网络等客户提供网络服务的设施。DC 150可以包括多个服务器机架153，这些服务器机架可以包括多个互连服务器(例如，通过核心网络互连)。服务器可以是提供数据存储、进程执行和/或网络服务的组件。DC 150可以包括网络域和/或多个网络子域。出于安全性和/或组织目的，第一域和/或子域中的NE可以与第二域和/或子域中的NE隔离。例如，单个域/子域中的NE可以采用共同的路由协议并且可以由共同的管理系统进行管理。通信可以在DC端点151处的域之间传递，这可以为DC 150域提供安全、网络地址转换、协议转换和其它域间管理功能。DC端点151可以包括例如边界路由器、网络地址转换(Network AddressTranslation，NAT)设备，和/或支持域间通信的其它设备。DC端点151可以在网络层中运行，并且服务器机架153可以在网络层和/或应用层中运行。
在一些情况下，单个电信运营商可以拥有和/或控制多个DC 150。通过采用云计算原理，运营商可以将多个DC 150中的DC 150资源(例如，服务器处理器占用率、存储空间等)动态地分配给单个客户端。因此，数据可以在DC 150之间传输以支持当网络资源(例如，服务器)利用率发生变化时网络资源负载均衡。在另一个实施例中，数据可以在发生设备故障、安全威胁、自然灾害等情况下在DC 150之间进行转移。提供商可能或可能不拥有/控制支持DC 150之间连接性的传送网络120。电信运营商可以采用DC控制器140，该DC控制器可以是用于发起DC 150之间数据转移的NE。DC控制器140可以在应用层中运行，并且可以响应于客户端请求和/或其它应用发起的变化来管理数据转移。例如，DC控制器140可以在以下情况下发起数据转移：当应用希望在多个DC 150之间移动虚拟机时，当应用指示某个DC150处的时延对于该应用的需要来说已变得不可接受时，基于与应用的直接客户端交互，当应用指示需要备份时等。DC控制器140可以在或可以不在与任一DC 150相同的域中运行。DC控制器140可以在与PNC 130和传送网络120不同的域中运行。
DC 150可以通过传送网络120相连。传送网络120可以包括用于转发数据的多个NE(例如，数据转发面)。例如，传送网络120可以包括可充当网络节点的多个路由器、交换机、网关等。NE可以通过可充当连接节点的链路的电连接、光连接和/或电光连接(例如，电缆、光纤等)来连接。传送网络120可以在网络层中运行。例如，传送网络120的NE可以采用通用多协议标签交换(Generalized Multi-Protocol Label Switching，GMPLS)、开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)、OSPF流量工程(OSPF-Traffic Engineering，OSPF-TE)、IP、媒体访问控制(Media Access Control，MAC)、虚拟局域网(Virtual LocalArea Network，VLAN)、虚拟可扩展局域网(Virtual Extensible Local Area Network，VXLAN)、Openflow，或其它路由协议，以跨越传送网络120在DC150之间转发数据。传送网络120可以包括一个或多个域，并且可以不与任一DC 150和/或DC控制器140共享域。
PNC 130可以用于管理传送网络120。PNC 130可以在网络层中运行，并且可以在与传送网络120相同的域中运行，以及在与DC 150和/或DC控制器140不同的域中运行。PNC130可以计算和/或提供跨传送网络120的路径。PNC 130可以保持感知传送网络120的资源使用率和/或拓扑。例如，PNC 130可以包括路径计算单元(Path Computation Element，PCE)。PNC 130也可以在收到请求时对此类数据进行抽象以供应用层组件使用。PNC 130可以用于通过控制数据面接口(Control Data Plane Interface，CDPI)170来控制传送网络120，控制数据面接口170可以实现为北向接口或东-西接口。北向接口可以是支持OSI层之间的通信的任何接口，东-西接口可以是支持同一OSI层中组件之间的通信的任何接口。例如，CDPI 170可以在Openflow、GMPLS、PCE协议(PCE Protocol，PCEP)、数字信号1(T-1)等中实现。PNC 130也可以用于通过CVNI 160与DC控制器140通信。CVNI 160可以被认为是北向接口，因为CVNI可以支持网络层中的PNC 130与应用层中的DC控制器130之间的通信。由于CVNI 160可以支持层之间和域之间的通信，因此CVNI 160可以被认为是域间北向接口。CVNI 160可以在JavaScript对象符号(JavaScript Object Notation，JSON)协议、应用层流量优化(Application-Layer Traffic Optimization，ALTO)协议、超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol，HTTP)等中实现。
当确定应用要求在DC 150之间传输数据时，DC控制器140可以通过CVNI 160发起与PNC 130的虚拟网络服务协商。DC控制器140发起消息可以包括作为待通过传送网络120传递的数据的网络源和/或网络目的地的DC端点151。DC控制器140请求还可以包括服务特定目标，如最低时延、最低货币成本、最高可靠性、最高带宽等。PNC 130可以计算满足服务特定目标的跨传送网络120的多条路径。例如，路径计算可以采用k条最短路径算法的形式。网络层组件本身可能无法理解应用层服务目标。因此，PNC 130可以通过解释服务特定目标并选择适当的k条最短路径算法来将应用层虚拟网络服务发起消息转换成等效网络层请求。PNC 130可以创建服务特定拓扑，该服务特定拓扑包括满足服务特定目标的任何计算路径上的所有链路和节点。这样的服务特定拓扑基本上是从传送网络120的拓扑简化得到，并且可以只表示与DC控制器140的请求有关的拓扑信息。PNC 130还可以通过移除所有二级中转节点和相连链路并将其替换为虚拟链路来虚拟化服务特定拓扑。二级中转节点可以是至少一条计算网络路径所经过的、并且连接至经过该网络节点的计算网络路径所经过的恰好两条链路的非端点网络节点(例如，非源和非目的地)。PNC 130还可以移除所有一级中转节点(例如，连接至计算路径所经过的恰好一条链路的非端点网络节点)，一级中转节点也可以称为根节点。虚拟化可以从服务特定拓扑中删除多余的数据。所得到的服务特定虚拟拓扑可以转发给DC控制器140。服务特定虚拟拓扑可以包括足够的数据以允许DC控制器140做出恰当的DC 150之间路由决定，同时以方便应用层组件使用的用户友好方式提供数据。使用服务特定虚拟拓扑可以避免DC控制器140被与虚拟网络服务协商发起消息无关的大量拓扑数据淹没。使用服务特定虚拟拓扑还可以通过允许PNC 130屏蔽与传送网络120的架构有关的敏感数据并防止此类敏感数据被传递给其他潜在的电信运营商对手来实现网络安全。基于服务特定虚拟拓扑，DC控制器140可以选择适当的DC端点151来进行数据传递，从简化的拓扑数据选择最佳路径，并沿着所选路径发起DC 150之间的通信。例如，可以通过与PNC130的跨层通信来激活路径，或者使用东-西接口从DC端点151向传送网络120发送请求来直接请求路径。
如上所述，网络100可以对分离的DC之间的数据中心互连(Data CenterInterconnection，DCI)业务流进行寻址。这种网络100架构的特性之一在于，提供商网络(例如，传送网络120)可以与其它客户端流量共享。网络100的另一特性在于DC 150与提供商网络(例如，传送网络120)的控制分离。由于这种分离，DC控制器140与PNC 130之间可以采用无缝结合。网络100可以用于多个实施例中。在第一实施例中，网络提供商DC 150可以通过网络提供商传送网络120互连。DC 150与网络120的控制分离可能是公司组织或技能集的结果，但网络控制器(例如，PNC 130)可以信任DC控制器140。在第二实施例中，第三方DC150可以通过网络提供商的传送网络120互连。对于第一实施例，DC控制器140可以作为PNC130的内部客户端。对于第二实施例，DC控制器140可以作为PNC 130的外部客户端。第二实施例要求在策略、安全性、DC 150与网络120之间信息共享程度等方面实现更严格的控制。在这些实施例中，以网络100为例对高级网络架构上下文进行了说明。服务提供商传送网络120可以支持大量不同的客户端应用，包括DC 150互连。
为了支持在此论述的实施例，可以作出若干假设。DC控制器140可以感知连接至提供商网络120的所有DC端点151接口。而且，在DC控制器140与PNC 130通信之前，每个DC端点151接口与相应的网络提供商端点接口(例如，传送网络120的用户-网络接口(UNI))之间可能已经建立了数据面连接。在某些情况下，可以采用动态建立数据面连接，以通过例如无线接入技术来支持动态附着到提供商网络(例如，传送网络120)。此外，DC 150运营商与服务提供商可以设立服务合同，服务合同规定了关于DC运营商乃至DC控制器140可用服务的运营的相关策略。PNC 130还可以感知连接至由DC运营商运营并且服务合同所涵盖的服务提供商网络(例如，传送网络120)的端点接口。在一些实施例中，可以采用支持动态附着到提供商网络(例如，通过无线接入技术)的认证机制。DC控制器140可以对其控制的每个DC 150具有完全可见性(例如，访问和/或知道)。这种可见性可以包括DC 150资源信息、DC 150位置信息、连接到传送网络120的接口以及其它用户/应用相关信息。
对于DC 150互连应用，客户端控制器可以是DC控制器140，就与服务提供商的关系而言，DC控制器140可以是内部实体或外部实体。在一些实施例中，每个DC 150可以具有本地DC控制器140，并且这些DC控制器140可以形成联盟或分层以与PNC 130交互。为了本发明的目的，可以假定单个逻辑DC控制器140连接至单个逻辑PNC 130。DC控制器140可以是PNC130的客户端。DC控制器140可以是DC运营商的软件代理，并且可以负责协调WAN资源以满足托管在DC 150中的应用的要求。
PNC 130可以是服务提供商的软件代理。PNC 130可以负责向客户端(例如，DC控制器140)广告可用连接服务以及实例化那些客户端所请求的服务。本发明可以同时为DC提供商和服务提供商提供益处，如改善光传送网络控制和管理灵活性(例如，部署第三方客户端管理/控制系统的能力)以及通过网络虚拟化开发服务产品。通过允许应用在遵守运营商策略的条件下，对携带其数据的连接具有更大的可见性和控制力，以及监控和保护这些连接，CVNI 160能够实现对光传送网络(例如，传送网络120)的程序化的和虚拟控制。
图2为DC互连网络架构200的另一个实施例的示意图。网络200可以包括应用层组件240和PNC 230，它们基本上分别类似于DC控制器140和PNC 130。网络200还可以包括多个支持openflow的NE 221、多个支持GMPLS/自动交换光网络(Automatically SwitchedOptical Network，ASON)的NE 222，或其组合。NE 221和/或NE 222可以作为传送网络诸如传送网络120中的节点和/或链路，并且可以用于执行路由和其它数据面功能，如接受路径预留和/或在DC之间转发数据(例如，端点151之间的DC)。PNC 230可以虚拟化NE 221和/或NE 222的拓扑，这种虚拟化可以在软件定义网络(Software Defined Network，SDN)中操作，并且使这种虚拟化拓扑为应用层组件240可用。
应用层组件240可以包括可管理与应用资源和/或服务有关的的服务特定网络任务的多个部件和/或功能。应用层可以包括跨层优化(Cross Stratum Optimization，CSO)241组件、按需求分配带宽(Bandwidth on Demand，BoD)243组件和云突发(CB)245组件。CSO241、BoD 243和CB 245可以各自执行应用相关任务，并且可以在软件、固件和/或硬件中实现。CSO 241可以用于根据相关联应用的请求，通过利用由应用层和网络层两者提供的数据，确定和/或管理优化资源提供(例如，跨传送网络，如传送网络120)。BoD 243可以用于管理各种应用的带宽容量(例如，跨传送网)以及动态修改此类应用的带宽分配以支持突发通信。CB 245可以用于实现网络云突发。云突发是一种应用部署模型，其中，在正常需求期间，应用运行在私有云(例如，运行在单一DC诸如DC 150中)，而在需求增加期间(例如，需求高峰)，运行在公共云(例如，多个DC，例如多个运营商所拥有的多个DC)。因此，CB 245可以用于根据需求获得额外资源以支持基于云的应用。根据需要，应用层组件240可以包括额外组件，以基于应用需要提供跨传送网络的通信路径，以便支持DC间计算。
PNC 230可以包括物理网络控制和管理217层和抽象/虚拟化控制和管理237层。物理网络控制和管理217层可以包括多个组件和/或功能，该多个组件和/或功能可直接管理作为网络节点(例如，在传送网络中)的NE，如NE 221和/或222。物理网络控制和管理217层可以包括网络资源/拓扑发现211组件、服务质量(Quality of Service，QoS)管理212组件、路径计算213组件、网络监控214组件、提供215组件和恢复/故障处理216组件。这些组件和/或功能可以在硬件、软件或固件中实现。网络资源/拓扑发现211组件可以用于确定和/或存储传送网络节点连接方式(例如，拓扑)，以及确定和/或存储网络链路和/或节点的传输和/或计算能力(例如，资源)。此类资源可以包括总资源和/或在指定时间可用的资源。例如，资源/拓扑发现211组件可以包括流量工程数据库(Traffic Engineering Database，TED)。QoS管理组件212可以用于确定和/或分配传送网络资源，以确保指定任务在指定时间的可用资源(例如，带宽)最少。路径计算213组件可以用于计算跨传送网络的优化数据路径，例如通过资源/拓扑发现211组件所收集和/或存储的资源和/或拓扑数据。例如，路径计算213组件可以包括PCE、IP路由管理设备、GMPLS路由管理设备、以太网管理信息库(ManagementInformation Base，MIB)等。网络监控214组件可以用于监控传送网络和相关组件的健康状况，并提醒网络管理员网络故障、速度变慢或其它问题行为。提供215组件可以用于分配传送网络节点资源用于特定任务并将分配告知受影响的节点。恢复/故障诊断216组件可以用于确定网络问题的性质(例如，故障处理)，和/或试图修复和/或绕过受影响的组件。
抽象/虚拟化控制和管理237层可以包括用于抽象和/或泛化来自物理网络控制和管理217层的数据以供应用层使用的多个组件。抽象/虚拟化控制和管理237层可以与物理网络控制和管理217层通信并将物理网络数据(例如，与传送网络有关)转换和/或映射成抽象形式。抽象/虚拟化控制和管理237层可以包括抽象拓扑库231、服务特定虚拟拓扑库232、应用编目/调度233组件、货币化事务引擎234、虚拟监控235组件和应用(APP)配置信息转换236组件。此类组件和/或功能可以在硬件、软件或固件中实现。抽象拓扑库231可以用于生成和/或存储网络拓扑的抽象后版本，该网络拓扑的抽象后版本可以从网络资源/拓扑发现211组件接收。例如，抽象拓扑库231可以通过移除网络节点和/或链路并将其替换为虚拟节点和/或链路来屏蔽网络拓扑和/或网络资源数据，屏蔽节点和/或链路标识符，和/或采用其它抽象技术。服务特定虚拟(Service Specific Virtual，SSV)拓扑库232可以用于基于服务特定目标从路径计算组件213请求路径计算，创建服务特定拓扑，虚拟化服务特定拓扑，并存储服务特定虚拟拓扑和/或将其发送给应用层组件240。应用编目/调度233组件可以用于跟踪希望使用网络资源的应用，并将此类资源使用按时间排序。货币化事务引擎234可以确定、存储、分配和/或传送使用传送网络资源所引起的货币成本，和/或将其报告给传送网络的运营商和/或应用层组件网络的运营商(例如，DC 150运营商)。虚拟监控235组件可以监控传送网络中运行的虚拟机的健康状况，以及在出现相关问题的情况下修复、绕过出现问题的虚拟机和/或提醒网络管理员。应用配置信息转换236组件可以用于转换从应用层接收的应用配置信息以供网络层使用。
Openflow NE 221可以包括用于通过使用Openflow协议来在传送网络中执行基于电气的数据转发和/或路由功能的一个或多个NE。每个Openflow NE 221可以包括流表，并且可以根据流表路由数据包。流表可以由物理网络控制和管理217层组件填充流数据，这可以允许物理网络控制和管理217层控制Openflow NE 221的行为。支持GMPLS/ASON的NE 222可以包括用于通过使用GMPLS协议和/或ASON协议来在传送网络中执行基于光的数据转发和/或路由功能的一个或多个NE。支持GMPLS/ASON的NE 222可以包括可填充有标签(例如，波长)的路由表，并且可以转发、交换、转换和/或重新生成基于路由表数据的光信号。路由表可以由物理网络控制和管理217层组件填充数据，这可以允许物理网络控制和管理217层控制支持GMPLS/ASON的NE 222的行为。应注意，NE 221和NE 222仅作为示例性类型的数据面NE。在本发明的范围内，可以采用许多种其它的光NE、电NE和/或光/电NE。另外，传送网络可以或可以不同时使用NE 221和NE 222。如果在单个传送网络中同时使用NE 221和NE222，此类NE可以设置在多个单独域中，以支持使用不同的控制和/或路由协议。
PNC 230可以通过CVNI 260耦合至应用层组件240，CVNI 260基本上类似于CVNI160。PNC 230可以分别通过支持Openflow的开放接口271耦合至Openflow NE 221，通过GMPLS控制接口272耦合至支持GMPLS/ASON的NE 222。通过使用接口160、接口271和接口272，PNC 230可以同时与应用层和网络层通信。例如，PNC 230可以通过CVNI 160接收来自应用层组件240(例如，来自CSO 241、BoD 243和/或CB 245)的虚拟网络服务协商发起消息。请求可以路由至服务特定虚拟拓扑库232。服务特定虚拟拓扑库232可以从虚拟网络服务协商发起消息获得源地址、目的地址和服务特定目标，并且可以从路径计算213组件请求相关联的路径计算。路径计算213组件可以基于来自其它物理网络控制和管理217层组件(例如，资源/拓扑发现211组件、QoS管理212组件、提供215组件等)的信息来计算跨NE 221和/或NE222的k条最短路径。此类信息可以(例如，由资源/拓扑发现211组件)分别通过接口271和/或272从NE 221和/或NE 222获得。路径计算213组件可以将计算出的k条最短路径返回给服务特定虚拟拓扑库232，服务特定虚拟拓扑库232可以从这些计算路径创建服务特定拓扑，并且可以对拓扑进行虚拟化。服务特定虚拟拓扑库232可以存储服务特定虚拟拓扑以供后续使用，和/或可以作为虚拟网络服务协商响应的一部分通过CVNI 260将服务特定虚拟拓扑转发给应用层组件240。应用层组件240可以使用服务特定虚拟拓扑来基于抽象/虚拟化的数据做出路由决定。然后，应用层组件240可以通过CVNI 260、服务特定虚拟拓扑库232、抽象拓扑库231、提供215组件、开放接口271和/或GMPLS控制接口272来配置任何所需网络路径。
图3为NE 300的一个实施例的示意图，该NE可以作为DC互连网络架构内的节点，如PNC 130和/或PNC 230。NE 300可以用于接收虚拟网络服务协商发起消息，计算服务特定虚拟拓扑，以及向应用层传输虚拟网络服务协商响应。NE 300可以在单个节点中实现，或者NE300的功能可以在多个节点中实现。在一些实施例中，NE 300还可以作为网络100和/或网络200中的其它节点，如DC控制器140、应用层组件240、服务器机架153中的服务器、传送网络120中的NE、NE 221和/或NE 222。本领域的技术人员将认识到，术语NE包括广泛范围的设备，NE 300仅仅是示例。NE 300是出于描述清楚的原因，而决非将本发明的应用限制在特定NE实施例或某类NE实施例。本发明中所描述的至少一些特征/方法可以在诸如NE 300的网络装置或组件中实现。例如，本发明中的特征/方法可以使用硬件、固件和/或安装在硬件上运行的软件来实现。NE 300可以是通过网络传送帧的任何设备，例如，交换机、路由器、桥接器、服务器、客户端等。如图3中所示，NE 300可以包括收发信机(Tx/Rx)310，收发信机310可以是发射机、接收机或其组合。分别地，Tx/Rx 310可以耦合到多个下行端口320(例如，南向接口)以用于发射和/或接收来自其它节点的帧，并且Tx/Rx310耦合至多个上行端口350(例如，北向接口)以用于发射和/或接收来自其它节点的帧。根据具体实施例的需要，NE 300可以包括额外的Tx/Rx 310和/或端口以支持例如东-西接口。处理器330可以耦合至Tx/Rx310以处理帧和/或确定向哪些节点发送帧。处理器330可以包括一个或多个多核处理器和/或存储器设备332，存储器设备332可以用作数据存储器、缓冲器等。处理器330可以实现为通用处理器，或者可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或数字信号处理器(DSP)的一部分。处理器330可以包括虚拟化模块334，虚拟化模块334可以实现服务特定虚拟拓扑库232的功能。在一个可替代实施例中，虚拟化模块334可以实现为存储在存储器332中的指令，这些指令可以由处理器330执行。在另一个可替代实施例中，虚拟化模块334可以在单独NE上实现。下行端口320和/或上行端口350可以包含电和/或光发射和/或接收组件。
应理解，通过将可执行指令编程和/或加载到NE 300上，处理器330、虚拟模块334、下行端口320、Tx/Rx 310、存储器332和/或上行端口350中的至少一个会发生变化，从而将NE 300部分转变成具有本发明所教示的新颖功能的特定机器或装置，例如多核转发架构。对电气工程和软件工程技术而言，能通过加载可执行软件到计算机实现的功能也可以通过众所周知的设计规则变为硬件实现。采用软件还是硬件来实现概念的决策通常取决于设计的稳定性和待生产的单元数量，而不是软件域到硬件域的转换所涉及的任何问题。一般而言，仍在频繁修改的设计可首选以软件实现，这是因为硬件实现改动的成本要高于软件实现的改动。一般而言，将投入量产的稳定设计可首选以硬件实现，例如通过ASIC实现，这是因为对于大型生产活动，硬件实现的成本可能要低于软件实现。设计通常可以软件形式进行开发和测试，然后在根据通过众所周知的设计原则转变为等效的硬件实现，通过专用集成电路对软件指令进行固化。机器由新的ASIC控制后就成为具有特殊用途的机器或装置，同样，经过编程和/或已加载有可执行指令的计算机也可视为具有特殊用途的机器或装置。
图4为一种生成服务特定虚拟拓扑的方法400的一个实施例的流程图。例如，方法400可以在PNC 130和/或PNC 230中实现。在框401处，可以从应用层组件(例如，DC控制器140和/或应用层组件240)接收虚拟网络服务协商发起消息。发起消息可以包括至少一个网络源地址、至少一个网络目的地址，以及服务特定目标。网络源地址和网络目的地址可以包括与潜在源相关联的DC端点诸如DC端点151的地址，以及与潜在数据迁移相关联的目的DC的地址。
在框403处，可以计算满足服务特定目标的网络源地址与网络目的地址之间的多条路径。例如，服务特定虚拟拓扑库(例如，服务特定虚拟拓扑库232)可以请求路径计算组件(例如，路径计算组件213)执行k条最短路径计算。服务特定虚拟拓扑库可以基于服务特定目标确定采用哪种k条最短路径算法。例如，当服务特定目标包括最低时延时，可以采用基于网络链路时延的k条最短路径算法；当服务特定目标包括最低货币成本时，可以采用基于网络链路成本的k条最短路径算法；当服务特定目标包括最高可靠性时，可以采用k条最短路径对算法。服务特定虚拟拓扑库需要将服务特定目标映射到相关联的k条最短路径算法，因为路径计算组件本身可能未被用于解释服务特定目标(例如，因为服务特定目标为通用属性，不够具体以致网络层组件本身不支持)。
在框405处，生成服务特定拓扑，该服务特定拓扑包括框403计算出的路径上的所有节点和链路。服务特定拓扑可以是从完整网络拓扑经过明显简化而得到。因此，服务特定拓扑包括明显较少的数据，更易于应用层使用。
在框407处，通过移除每个二级中转节点和合并每个二级中转节点的入链路来创建虚拟链路，实现框405生成的服务特定拓扑的虚拟化。通过移除所有一级中转节点，使服务特定拓扑进一步虚拟化。虚拟链路可以包括路由成本和时延，该路径成本和时延分别是出于路径计算目的的链路和二级中转节点的成本和时延的总和。虚拟链路包括的容量(例如，带宽)等于被替换链路和/或节点的最小容量。从路由和/或转发角度来看，一级中转节点和二级中转节点是必要的，并且可以相应地包括在计算路径中。然而，从路径控制角度来看，可以移除一级中转节点和二级中转节点而不会对拓扑数据产生负面影响，这是因为一级中转节点和二级中转节点不会有两条入口链路或两条出口链路，并且不会作为确定路径的决策点。因此，一级中转节点和二级中转节点从网络层角度来看是必要的，但从应用层角度来看可能是不相关的和/或累赘的。
在框409处，框407生成的服务特定虚拟拓扑存储在服务特定虚拟拓扑库中以供后续使用(例如，以响应额外的虚拟网络服务协商消息)。服务特定虚拟拓扑也可以通过虚拟网络服务协商响应消息传输给应用层，即框401的应用层组件。然后，应用层(例如，DC控制器)可以使用服务特定虚拟拓扑进行路径/资源提供、调度、连接发起、和/或与源地址与目的地址之间(例如，DC之间)的数据传递有关的其它动作。
如上所述，本发明可以支持预网络连接信息交换和相关工作流。例如，方法400可以在DC控制器与PNC之间进行协商。发起协商者可以是DC控制器。作为传送网络的客户端，DC控制器可能会想知道相关传送网络资源信息，例如，以便进行DC互连。传送网络资源信息可以通过VNT表示。
开始时，DC控制器可以与PNC协商，以识别DC控制器希望连接的一组端点(例如，DC端点151)。作为协商的一部分，DC控制器还可以表示VNT可以支持的端点之间的流量特性，如与DC端点接口对相关的流量需求(例如，带宽)、QoS要求以及支付意愿(例如，作为服务特定目标)。作为响应，PNC可以提供最佳可用VNT或多个VNT连接选项的列表。DC控制器可以协商用于不同应用的多个独立VNT。也可以支持日历(例如，支持在将来某个时间的网络连接)。
VNT可以被描述为一组节点和链路。VNT外部接口可以对应于物理端口，每个物理端口代表一个客户端用户-网络接口(UNI)，这些物理端口可以作为客户端DC端点与提供商网络(例如，传送网络120)端点之间的数据面连接。内部接口(例如，提供商网络的)可以是虚拟的，可以对应或不对应物理端口。为了允许协商发生，可以建立DC端点接口标识符与提供商网络端点接口标识符之间的对应关系。这可以通过人工来完成，例如通过在DC操作人员与提供商网络操作人员之间交换标识符，和/或可以自动进行，例如通过使用链路层发现协议(LLDP)在UNI处交换端点标识符。如果端点接口处于SDN控制下(例如，OpenFlow)，那么可以使用Openflow协议PACKET_OUT和PACKET_IN消息来完成交换。通过这种交换，DC控制器和PNC两者可以获取DC端点标识符(DC EPID)与提供商网络端点标识符(PN EPID)之间的关联关系。
在与DC控制器进行虚拟网络服务协商期间，PNC可以使用相关联的VNT对DC控制器作出响应。如果通过使用DC EPID在CVNI中识别出DC端点，那么PNC可以在继续处理请求之前将每个DC EPID转换为相关联的PN EPID。如果DC控制器使用ID对(DC EPID，PN EPID)来识别端点，那么PNC可以不使用转换服务，并使用各个ID对中其自身的标识符来处理请求。PNC可以提供VNT，以响应DC控制器。为了提供相关VNT，PNC可以向PNC的路径计算实体发出请求，并且可以确定请求的可行性。相应的结果可以由PNC发送给DC控制器。将计算的物理网络路径转换为虚拟网络拓扑可以基于预先商定的策略和合同来完成。例如，VNT关于计算的物理网络路径的详细程度可以通过合同确定。PNC还可以负责通知客户端(例如，DC控制器)关于例如由于网络增加造成的拓扑变化的信息。
作为虚拟网络服务协商发起和/或响应的一部分，可以支持若干对象和相关联的参数。连接对象可以用于表示与VNT连接有关的信息，如：(ⅰ)点对点；(ii)点对多点；(iii)多目的地(例如，任播)；(iiii)共享池；和/或(v)其它连接类型。对于每种连接类型，方向性可以表示为：(ⅰ)单向；和/或(ii)双向。可以使用位置信息对象来描述与连接对象相关联的DC端点接口。对于单向连接，源列表和目的地列表可以是不同的(例如，在信息对象方面)。QoS对象可以描述QoS流量需求(例如，带宽)和/或与DC终端接口对相关联的其它QoS信息(例如，时延)。
如上所述，VNT可以是传送网络的客户端视图。VNT可以是网络运营商提供给客户端(例如，DC控制器)的视图。VNT可以只显示有关客户端端点(例如，DC端点)和某层级的网络连接(这可以取决于客户端与网络之间商定的粒度)，而隐藏和浓缩实际物理网络拓扑。例如，VNT可以将传送网络的一部分(例如，子网络)表示为虚拟节点，其中每个虚拟节点包括与被替代子网络相同的输入和输出。本文所述的粒度可以指传输给客户端(例如，DC控制器)的拓扑数据量。例如，低/粗粒度视图可以将多个子网络浓缩成单个虚拟节点，中等粒度视图可以将每个子网络浓缩成单独的虚拟节点，高/细粒度视图可以基于与请求的相关性，利用虚拟化显示所有的拓扑信息。
图5为示例网络层网络500拓扑的示意图。网络500可以用作传送网络，如传送网络120。网络500仅仅作为示例，对服务特定虚拟拓扑创建进行说明。网络500可以包括节点A4、A9、A14、A17、A23、A28、B3、B4、B9、B16、B22、B28、C6、C8、C12、C17、C24、C29、D4、D6、D14、D16、D20、D30、E5、E8、E15、E17、E20和E28。此类节点可以表示NE，如位于单个域和/或多个域中的电和/或光交换机、路由器、网关等。此类节点可以通过链路相连，如图5所示。在一个实施例中，PNC，诸如PNC 130、PNC 230，和/或实施方法400的其它NE，可以以源地址和目的地址对(A4，B9)、(A14，B4)、(B28，E5)和(A17，D4)的形式接收指示一组有限的潜在通信实体的虚拟网络服务协商发起消息。为了生成服务特定虚拟拓扑的目的，每个此类节点可以被认为是端点节点和/或非中转节点。为了便于理解，每个端点/非中转节点以粗体示出。
图6A是用于最低时延服务特定目标的示例服务特定拓扑600A的示意图，该拓扑可以基于网络500拓扑。例如，虚拟网络服务协商发起消息可以指示源地址与目的地址对(A4，B9)、(A14，B4)、(B28，E5)和(A17，D4)之间的最低时延服务特定目标。服务特定虚拟拓扑库可以使用基于网络链路时延的k条最短路径来请求网络500端点节点之间的路径计算。作为示例，k的值可以(例如，由应用层组件，或由网络层组件)设置为4。应注意，值4仅仅是示例，还可以使用许多其它值。特定虚拟拓扑库可以接收揭示端点对之间链路时延最低的四条路径的关联路径计算，并通过收集任何计算路径上的所有链路和节点来创建服务特定拓扑，从而得到服务特定拓扑600A。
图6B是用于最低时延服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑600B的示意图，该拓扑可以基于服务特定拓扑600A。如上所述，服务特定虚拟拓扑库可以通过移除所有二级中转节点来对拓扑600A进行虚拟化。每个节点A23、B22和C24可以是中转节点，并且在网络600A中正好有两条入链路。因此，节点A23、B22和C24可以不是路径控制决策点。此类节点及其入链路可以各自被替换为单条虚拟链路，从而得到服务特定虚拟拓扑600B。
图7A是用于最低货币成本服务特定目标的示例服务特定拓扑700A的示意图，该拓扑可以基于网络500拓扑。例如，虚拟网络服务协商发起消息可以指示源地址与目的地址对(A4，B9)、(A14，B4)、(B28，E5)和(A17，D4)之间的最低货币成本服务特定目标。PNC可以请求基于网络链路成本的k条最短路径计算(例如，计算路径中所有链路的每单位长度成本和/或总成本)。通过聚合此类计算路径上的所有节点和链路，可以得到拓扑700A。
图7B是用于最低货币成本服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑700B的示意图，该拓扑可以基于服务特定拓扑700A。如上所述，服务特定虚拟拓扑库可以通过移除所有二级中转节点来对拓扑700A进行虚拟化。节点B22、C29和D6可以是中转节点，并且在网络700A中正好有两条入链路。因此，节点B22、C29和D6可以不是路径控制决策点。此类节点及其入链路可以各自被替换为单条虚拟链路，从而得到服务特定虚拟拓扑700B。
图8A是用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定拓扑800A的示意图，该拓扑可以基于网络500拓扑。例如，虚拟网络服务协商发起消息可以指示源地址与目的地址对(A4，B9)、(A14，B4)、(B28，E5)和(A17，D4)之间的最高可靠性服务特定目标。PNC可以请求k条不相交路径对计算(例如，其中k等于2)，其中最短路径可以通过总路由成本来判断。作为示例，路径计算可以得到以下路径和关联路由成本：
节点列表 成本 容量
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B9 541 28
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，B4 577 17
B28，A28，B9，B3，E5 424 23
B28，B22，B16，B9，B4，A23，E5 674 21
A17，A28，B9，B3，D4 493 15
A17，A4，A9，A23，E5，E15，D4 897 16
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B9 541 28
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，B4 577 17
B28，A28，B9，B3，E5 424 23
B28，B22，B16，B9，B4，A23，E5 674 21
A17，A28，B9，B3，D4 493 15
A17，A4，A9，A23，E5，E15，D4 897 16
如上所示，在每个源节点与每个目的节点之间计算出一对不相交路径(例如，没有共同中转链路/节点的两条路径)。不相交路径是可靠的，因为一条路径中的任何节点或链路故障都可以通过使用另一条路径来规避。通过聚合如述计算路径上的所有节点和链路，可以得到拓扑800A。
图8B是用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑800B的示意图，该拓扑可以基于服务特定拓扑800A。如上所述，服务特定虚拟拓扑库可以通过移除所有二级中转节点来对拓扑800A进行虚拟化。节点A9、B16、B22和E15可以是中转节点，并且在网络800A中正好有两条入链路。因此，节点A9、B22、B16和E15可以不是路径控制决策点。此类节点及其入链路可以各自被替换为单条虚拟链路，从而得到服务特定虚拟拓扑800B。
图9A是用于最高可靠性服务特定目标的另一示例服务特定拓扑900A的示意图，该拓扑可以基于网络500拓扑。例如，PNC可以接收与网络800A中基本相同的请求，但可以采用不同的k条最短不相交路径对计算算法，从而得到以下路径和关联路由成本：
节点列表 成本 容量
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B9 541 28
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B3，B9 583 28
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，B4 577 17
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，E5，B3，B4 706 17
B28，A28，B9，B3，E5 424 23
B28，B22，B16，B9，B4，A23，E5 674 21
B28，A28，A9，A23，E5 645 21
B28，B22，B16，B9，B3，E5 521 23
A17，A28，B9，B3，D4 493 15
A17，A4，A9，A23，E5，E15，D4 897 16
A17，A28，B9，C24，D4 589 19
A17，A4，A9，A23，B4，B3，D4 808 15
如上所示，在每个源节点与每个目的节点之间计算出一对不相交路径(例如，没有共同中转链路/节点的两条路径)。通过聚合上述计算路径上的所有节点和链路，可以得到拓扑900A。
图9B是用于最高可靠性服务特定目标的另一示例服务特定虚拟拓扑900B的示意图，该拓扑可以基于服务特定拓扑900A。如上所述，服务特定虚拟拓扑库可以通过移除所有二级中转节点来对拓扑900A进行虚拟化。节点B16、B22、C24和E15可以是中转节点，并且在网络900A中正好有两条入链路。因此，节点B16、B22、C24和E15可以不是路径控制决策点。此类节点及其入链路可以各自被替换为单条虚拟链路，从而得到服务特定虚拟拓扑900B。
图10A是当采用三条不相交路径时用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定拓扑1000A的示意图，该拓扑可以基于网络500拓扑。例如，PNC可以接收与网络700A和/或网络800A中基本相同的请求，但可以采用k值为3(即，每个源与每个目的地之间有三条不相交路径)的k条最短不相交路径对计算算法，从而得到以下路径和关联路由成本：
节点列表 成本 容量
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B9 541 28
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，B4，B3，B9 583 28
A4，A17，A28，B9 442 16
A4，A9，A23，E5，B3，B9 608 21
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，B4 577 17
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，A4，A9，A23，E5，B3，B4 706 17
A14，A17，A28，B9，B4 541 15
A14，B28，A28，B16，B9，B3，B4 774 29
B28，A28，B9，B3，E5 424 23
B28，B22，B16，B9，B4，A23，E5 674 21
B28，A28，A9，A23，E5 645 21
B28，B22，B16，B9，B3，E5 521 23
B28，A28 111 37
B28，B22，C17，B16，B9，B3，E5 675 15
A17，A28，B9，B3，D4 493 15
A17，A4，A9，A23，E5，E15，D4 897 16
A17，A28，B9，C24，D4 589 19
A17，A4，A9，A23，B4，B3，D4 808 15
A17，A28，B9，B3，D4 493 15
A17，A4，A9，A23，E5，B3 695 16
如上所示，在每个源节点与每个目的节点之间计算出三条不相交路径(例如，没有共同中转链路/节点的三条路径)。通过聚合上述计算路径上的所有节点和链路，可以得到拓扑1000A。
图10B是当采用三条不相交路径时用于最高可靠性服务特定目标的示例服务特定虚拟拓扑1000B的示意图，该拓扑可以基于服务特定拓扑1000A。如上所述，服务特定虚拟拓扑库可以通过移除所有二级中转节点来对拓扑1000A进行虚拟化。节点C17、C24和E15可以是中转节点，并且在网络1000A中正好有两条入链路。因此，节点C17、C24和E15可以不是路径控制决策点。此类节点及其入链路可以各自被替换为单条虚拟链路，从而得到服务特定虚拟拓扑1000B。
如上所述，网络500拓扑可以代表完整的物理拓扑。假定客户端应用仅需要4对通信节点：(A4，B9)、(A14，B4)、(B28，E5)、(A17，D4)，网络600A、网络700A、网络800A、网络900A和网络1000A可以代表通过基于例如最低时延、最低成本和最高可靠性的不同优化目标的k条最短路径算法生成的不同拓扑。所得到的图表取决于目标功能可以显示不同的拓扑抽象。此类图表和/或网络600B、网络700B、网络800B、网络900B和/或网络1000B也可能导致从网络500裁剪无关的节点和链路。这些示例网络可以显示目标功能的使用、约束、信息隐藏和/或删减，来表示客户端服务特定拓扑抽象。
总而言之，VNT的形成需要考虑大量因素。此类因素可以包括VNT的粒度，例如只包含端点的视图(例如，最低粒度)和/或不同粒度的视图。此类因素还可以包括拓扑的目标功能，例如，不包含拓扑相关特定目标功能的一般请求，包含如时延最小路径、可靠路径、最大保留带宽路径等服务特定目标的服务特定请求，和/或包含多种目标(例如，多种服务特定目标的组合)的请求。其它要考虑的因素可以包括信息隐藏和删减，这受到服务提供商的策略和/或客户端与服务提供商之间的协商的约束。此类信息细节可以取决于定价模型。例如，服务提供商的定价模型中考虑了是否愿意为详细信息支付更多费用。
以上对至少一个实施例进行了说明，但由本领域普通技术人员对所述一个或多个实施例的变化、组合、和/或修改，和/或对所述实施例提出的特性都应在本发明的范围内。通过整合、集成、和/或省略所述一个或多个实施例的特性而产生的替代实施例也属于本发明的范围。本发明中明确说明的数值范围或限制可理解为包括此明确说明的范围或限制范围内的类似数值的迭代范围或限制(例如，从约1至约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，具有下限Rl和上限Ru的数值范围具体包括此范围内的任意数值。具体来说，包括此范围内的以下数值：R＝Rl+K*(Ru-Rl)，其中，k为取值范围从1％到100％的递进步长为1％的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％、...、70％、71％、72％、...、95％、96％、97％、98％、99％或100％。而且，具体还包括如上所述的两个数字R所定义的任意数值范围。除非另外说明，术语“约”表示其后数值的+10％。权利要求中的某个元素“可选”表示需要或不需要该元素，这两种情况都属于权利要求的范围。包括、包含及具有等广义词汇的使用应理解为由……组成、主要由……组成、大体上由……组成等狭义词汇也成立。相应地，保护范围不限于上述说明，而应由其后所附的权利要求书定义，所述范围包括权利要求所述内容的所有同等替代。每个权利要求都结合在本说明书中，作为对本发明的进一步说明，且权利要求是本发明的实施例。在本发明中提到某个参考技术并不表示承认该技术为现有技术，尤其是出版日期在本申请的优先权日期之后的任何参考技术。本发明所援引的所有专利、专利申请及出版物的公开信息，其对本发明提供的示例性、程序性或其它细节都通过引用结合在本发明中。
尽管本发明提供了若干实施例，但应当理解，所公开的系统和方法可能在不脱离本发明的精神或范围的前提下存在许多其它具体形式。所述示例应理解为示例性而非限制性的，且并不意在将本发明限于所给出的具体细节。例如，各种元素或组件可以整合或集成在其他系统中，或某些特征可以被省略或不实现。
此外，各实施例中以离散或单独方式描述及阐明的技术、系统、子系统和方法，可与其它系统、模块、技术或方法在不脱离本发明范围的前提下进行整合或集成。以耦合、直接耦合或彼此通信的方式示出或讨论的其它项目，可以采用电气、机械或其它方式通过某一接口、设备或中间组件进行间接耦合或通信。本领域技术人员可以理解确定本发明的其它变化、替换或变更，并可在不脱离本发明的精神与范围的前提下做出其他变化、替换或变更。

Claims (20)

1.一种生成服务特定虚拟拓扑的方法，其特征在于，使得位于网络层的服务特定虚拟拓扑库执行以下操作：
接收来自应用层组件的虚拟服务协商发起消息，所述发起消息包括多个网络源地址、多个网络目的地址，以及服务特定目标；
获得多条计算网络路径，该多条路径经过所述网络源地址与所述网络目的地址之间的网络层网元NE网络并满足所述服务特定目标；
计算服务特定虚拟拓扑，该虚拟拓扑抽象地表示所述计算的服务特定网络路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述多条计算网络路径包括：请求所述网络控制组件使用k条最短路径算法计算所述源地址与所述目的地址之间的路径。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务特定目标包括最低时延，所述k条最短路径算法应基于网络链路时延来执行。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务特定目标包括最低货币成本，所述k条最短路径算法应基于网络链路成本来执行。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务特定目标包括最高可靠性，所述k条最短路径算法应作为k条最短不相交路径算法来执行。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算服务特定虚拟拓扑包括：
推导出包括所有所述计算网络路径的服务特定网络拓扑；以及
将推导出的拓扑中所有二级中转节点替换为虚拟链路。
7.一种网络层网元，其特征在于，包括：
接收器，用于接收来自应用层组件的虚拟网络服务发起请求消息，所述请求包括一个或多个源地址、一个或多个目的地址，以及服务特定目标；
耦合至所述接收器的处理器，用于计算服务特定虚拟拓扑，所述服务特定虚拟拓扑基于所述服务特定目标抽象地表示所述源地址和所述目的地址之间的网络层网元NE网络；以及
耦合至所述处理器的发射器，用于将所述服务特定虚拟拓扑传输给所述应用层组件。
8.根据权利要求7所述的网络层网元，其特征在于，所述处理器还用于通过从网络控制组件获得所述多个源地址与所述目的地址之间的满足所述服务特定目标的多条计算路径来计算所述服务特定虚拟拓扑。
9.根据权利要求8所述的网络层网元，其特征在于，所述网络控制组件包括网际协议IP路由管理设备、通用多协议标签交换GMPLS路由管理设备、以太网管理信息库MIB，或其组合。
10.根据权利要求8所述的网络层网元，其特征在于，所述处理器还用于通过以下操作计算所述服务特定虚拟拓扑：
生成包括所述计算路径的服务特定拓扑；以及
通过将所述服务特定拓扑中的至少一个二级中转节点替换为虚拟链路，对所述服务特定拓扑进行虚拟化。
11.根据权利要求10所述的网络层网元，其特征在于，所述二级中转节点包括至少一条所述计算网络路径所经过的、并且连接至经过所述网络节点的计算网络路径所经过的两条链路的非端点网络节点。
12.根据权利要求8所述的网络层网元，其特征在于，所述服务特定目标包括最低货币成本、最低时延、最高带宽、最高可靠性，或其组合。
13.根据权利要求7所述的网络层网元，其特征在于，还包括：耦合至所述处理器的存储器，用于存储所述服务特定虚拟拓扑。
14.根据权利要求7所述的网络层网元，其特征在于，所述应用层组件包括数据中心控制器，其中所述源地址和所述目的地址与所述数据中心控制器所控制的数据中心相关联；传输所述服务特定虚拟拓扑，以便跨所述网络层网元相关联的网络域在数据中心之间发起数据传递。
15.根据权利要求7所述的网络层网元，其特征在于，所述应用层组件位于第一网络域，服务特定虚拟拓扑描述第二网络域。
16.根据权利要求7所述的网络层网元，其特征在于，所述网络层网元用于在网络层中进行操作，而不在应用层中进行操作。
17.一种在提供商网络控制器PNC中实施的方法，其特征在于，所述方法包括：
与数据中心DC控制器协商以确定DC希望连接的一组端点；
从所述DC控制器接收虚拟网络拓扑VNT应支持的所述端点之间的流量特性；
向路径计算实体发起请求；
接收通过基于与所述流量特性有关的服务目标功能的k条最短路径算法生成的拓扑；以及
响应于所述DC控制器，提供基于所述拓扑的抽象的VNT。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述服务特性包括带宽、服务质量QoS要求，或支付意愿。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述服务目标功能包括时延最小路径、可靠路径、最大可保留带宽路径，或其组合。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：通过从所述拓扑图中裁剪无关的节点和链路，对所述拓扑进行抽象。
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