前 言

图灵奖得主Butler Lampson提出了“一切皆可计算”的概念，这一概念的实现不仅得益于数学模型的发展和计算、存储能力的提高，也离不开虚拟化的思想，它使得通用的计算机能够模拟出几乎任意一种专用计算设备.如今互联网技术的发展正在让时代迈入“万物皆可互联”的阶段，网络不再是简单的数据传输工具，丰富多彩的网络功能使得个性化、定制化、智能化的服务成为可能，如机器对机器通信、视频直播服务、虚拟现实、增强现实、移动智能可穿戴技术、物联网技术等.使用专用的网络中间盒设备已难以满足日益增长的用户需求，而通过虚拟化技术在通用设备上实现高效、灵活、可扩展的网络功能部署已经成为新的趋势.全球几大电信运营商在2012年的SDN和OpenFlow大会上首次提出了网络功能虚拟化(NFV)的概念.在此后的短短几年时间里，NFV影响的范围已经不仅仅局限于电信领域，成为了设备提供商、云服务提供商、网络运营商和学术研究人员的新宠儿，相关标准化工作与研究工作正在迅速开展.

在此背景下，我们适时提出组织本期“网络功能虚拟化”专题，经过公开征文及约稿，由特约编辑邀请的约20位计算机网络领域的专家对征得的稿件进行了严格的评审，最终遴选出8篇论文入选本专题.包含1篇综述和7篇研究性论文，其中4篇研究性论文着眼于NFV平台的开发和性能提升，包括负载均衡、故障检测、可编程硬件和安全可信路由，另外3篇文章则关注NFV资源调度及服务功能链(SFC)的映射编排问题，目标包括缩短任务完成时间、提高SFC可生存性、降低底层网络资源开销等.这些文章在一定程度上反映了当前国内学者在NFV领域的主要研究工作.

NFV自2012年首次提出以来，在短短的五年多时间里涌现了大量的研究工作.然而，这些工作从表面上看起来异常发散，往往令初次接触NFV的人好似盲人摸象，难以把握技术发展的全貌和趋势.“网络功能虚拟化技术研究综述”(周伟林、杨芫、徐明伟)一文对NFV体系结构、标准化组织、涉及的背景技术以及带来的机遇和挑战进行了清晰的阐述，并按照NFV体系结构中两个相互正交的维度：数据控制平面、逻辑物理实现，对已有研究工作进行了梳理和分析.基于上述工作，指出了未来NFV技术需要在通用平台性能、服务功能链映射和放置、安全可靠性方面展开进一步的研究.这个展望也与本次专题所选择的研究论文所关注的方向不谋而合.

为了使NFV平台面对数量庞大的用户请求和数据流量仍然能保持专用设备级别的处理性能，负载均衡是一种重要的技术手段，它将负载均匀分发至处理能力有限的通用服务器所承载的虚拟网络功能中.“面向网络功能虚拟化的高性能负载均衡机制”(王煜炜、刘敏、马诚等)一文设计并实现了一种基于软件的通用高性能负载均衡系统，基于软件定义网络的思想，将数据转发和调度策略相分离.该系统与已有的软件负载均衡器相比，极大地提升了数据包处理与转发性能.

能否对故障做出快速响应也是衡量NFV平台性能的重要因素，现有的大规模数据中心网络链路故障检测功能通常由中间盒设备提供或被直接整合到交换设备中.“面向数据中心网络的链路故障实时检测即服务”(王军晓、齐恒、李克秋等)一文利用了虚拟网络功能来提供链路故障实时检测服务，所设计的基于探测矩阵优化的链路故障检测方法与已有方案相比，能以更小的带宽占用和服务器负载实现更快速的故障检测.

用软件的方式实现网络功能在性能上面临挑战，灵活可编程的硬件从另一个角度提供了解决思路.“DrawerPipe：基于FPGA的可重构分组处理流水线模型”(厉俊男、杨翔瑞、孙志刚)一文针对FPGA实现网络功能提出了一种可重构的流水线模型，通过装载不同的处理模块组合实现各种网络功能，并提供了一种协议无关的可编程模块接口，实现不同模块之间的适配.实验结果表明DrawerPipe具有可扩展性强、线速处理、资源利用率高等优点，可用于网络功能的快速部署.

NFV需要满足来自不同用户的多样化需求，其中数据转发的安全可信是一个重要的指标.“基于虚拟拓扑的多级可信传输体系及路由计算”(陈文龙、赵一荣、肖融等)一文提出了可信管理策略和多级可信传输机制，采用虚拟网络技术构建的虚拟拓扑能确保网络中的报文必须通过不小于其可信级别的路由器进行转发.文章基于Floyd算法思想设计了多关联拓扑路径计算方法，相比典型的路由算法计算时间显著降低.

为了满足日益增长的用户需求，NFV需要实现高效的虚拟网络功能管理、编排和资源分配.“网络功能虚拟化中延时感知的资源调度优化方法”(徐冉、王文东、龚向阳等)一文针对虚拟网络功能资源分配和保证良好用户体验的问题提出了解决方案.通过考虑虚拟网络功能在不同资源节点间传输对任务完成时间的影响，设计了启发式的算法，与已有研究相比性能有较大提升.

NFV编排和SFC映射可以用于实现资源的高效利用，也能通过预留资源和备份的方式提高网络功能的可用性.“一种区分等级的可生存服务功能链映射方法”(刘艺、张红旗、杨英杰等)一文研究了如何兼顾提高SFC可生存能力和降低底层网络资源开销，对于对可生存性要求较高的关键SFC采用建立备用路径和快速切换的方法减少分组丢失，而对于一般SFC则选择重新建立路径.“网络功能虚拟化环境下安全服务链故障的备份恢复机制”(黄睿、张红旗、常德显)一文则通过预留资源和选择重映射目标来进行故障修复.

本专题征文发出后得到了广大研究人员的积极响应和踊跃投稿.我们感谢所有作者对本刊的大力支持！由于专题容量有限，部分优秀稿件无法列入发表.我们同样感谢审稿专家对本专题稿件的认真审查和中肯建议！我们还要特别感谢《计算机研究与发展》编委会和编辑部开辟了网络功能虚拟化的专题，促进了相关前沿技术的研究和知识传播，感谢他们为本专题的编辑和出版付出的辛勤工作！

本专题的出版期望能给广大研究人员带来启发和帮助，在审稿过程中难免出现不尽人意之处，希望各位作者和读者包容和谅解，希望同行不吝批评指正.