在云计算发展初期,学术界和产业界更关注于外部公有云服务的研究,为企业用户提供了一种降低IT资源投资和运营成本的途径。但是多数企业对数据的安全性和可靠性有较高的要求,会更倾向于选择私有云方案。有些企业为了进一步节省IT投资,也希望将部分非核心资源放到公有云上,采用一种混合云的方案将系统的内部能力与外部服务资源灵活地结合在一起。但是,采用混合云仍然存在私有云与公有云间,公有云与企业内部资源间的互操作问题。为此业界在近几年提出了虚拟私有云的概念,它即能提供私有云的安全性,又能向用户屏蔽复杂的异构网络和云计算资源间的互操作。建立企业虚拟私有云(VPC),需要通过虚拟专用网(Virtual Private Network, VPN)将企业内部IT资源与外部云计算资源的实现互通,但是将会面临三个方面的挑战：1)电信网络提供商和云服务提供商之间需要建立资源信息协调机制,使得云计算资源能够安全地与VPN端点对接；2)云计算服务提供商需要在其内部网络里确保用户计算以及网络资源的安全隔离；3)VPC能够根据用户的需要进行快速灵活的部署,并且确保在进行网络重构过程中VPN仍能提供透明和安全的通信。针对上述问题,本文研究如何将虚拟专用网(VPN)技术整合到现有云计算构架中,从而实现云计算资源与企业IT资源的无缝融合,建立企业虚拟私有云(VPC)。我们首先研究了基于虚拟专有LAN服务(Virtual Private LAN Service, VPLS)的VPC体系架构以及数据通信的QoS保证,然后研究了VPC中计算资源与VPN网络资源间的联合优化机制,最后研究了虚拟计算资源在城域网间的动态迁移机制及迁移性能。具体而言,本文在详细综述相关技术的背景和研究进展的基础上,对以下四个方面进行了深入的研究：1)研究了构建企业虚拟私有云的VPN体系构架。着重于研究如何将VPN技术整合到现有云计算构架中,实现云计算资源与企业IT资源的无缝融合,从而建立企业虚拟私有云(VPC)。为此,本文采用基于MPLS (Multi-Protocol Label Switching)的VPN连接各个站点资源,并为该VPN所有端点分配共享的地址空间,实现虚拟专有LAN服务(VPLS),以便将云端资源无缝地融合到企业已有的IT基础设施中,使得所有计算存储资源如同在一个私有的LAN中一样。2)研究了如何通过动态路由机制确保VPC中数据通信的QoS。企业数据中心与云计算提供商的虚拟计算资源互联需要网络服务提供商为其提供具有一定QoS保障的VPN。但是常规IP路由模型中的路由量度值是静态的,不能反映网络本身的需求以及用户体验,而且IP路由通常受ISP的商业政策影响,因此得到的路径往往不是最优的。为此,本文研究了一种新型的覆盖网络动态路由机制,它以实时测量得到的网络性能数据为选路依据,为数据流选择性能更好的路径,从而打破原先ISP对部分IP路由的限制策略,以达到更好的端到端性能。3)研究了VPN互联体系下云计算资源与网络资源的联合资源调度机制。传统的VPN配置方式要求根据资源间的流量矩阵模型设计VPN拓扑,然而在某些情况下,企业云中虚拟计算和存储资源是按需动态分配的,并且受上层应用工作流、资源使用负载、资源调度算法等因素的影响,从而使得计算和存储资源间的流量模式是任意的、不固定的。为此本文研究了一种VPN动态提供机制,根据上层应用的任务模型以及计算资源的使用情况,按需建立VPN拓扑连接,实现计算资源和网络资源的联合分配和调度,在尽量减少任务调度时间的同时,提高整体资源利用率。4)研究了VPN互联体系下云计算资源动态迁移机制及性能测试。在虚拟私有云中,企业内部数据中心以及云端资源站点在地理上是分散的,通过WAN互联组成计算资源池。企业需要在不同的数据中心站点间能够进行虚拟机的灵活部署和迁移,以便在负载、运行成本和计算性能间取得平衡。现有虚拟机迁移技术大多是基于LAN设计的,然而对于长距离的虚拟机广域网迁移仍然面临很多的挑战。为此本文提出采用二层VPN技术(如VPLS)将处于WAN中的数据中心与云端站点资源互联,使所有资源如同在同一个本地局域网中互联,从而可以直接采用现有基于LAN的虚拟机迁移技术实现虚拟机在WAN中的无缝迁移。本文还通过仿真环境实验测试了不同网络条件对虚拟机迁移的影响。VPC是近几年才提出的较新的概念,虽然已有一定的商业应用和研究,但目前仍处于发展初级阶段,如何基于虚拟专有网(VPN)构建企业虚拟私有云(VPC)服务还存在许多值得进一步深入研究的内容。