摘要：随着云计算、物联网等信息处理基础设施和商业模式的出现和广泛认可,互联网不仅要承载信息的传输,还需要为海量差异化的服务提供一个复杂的、异构的、具有计算和存储功能的物理网络支撑环境。为了适应这种趋势,业界从不同角度提出了多种灵活、高效的未来网络架构,希望满足内容分享、移动性、大规模计算、低能耗等需求。因此,在未来的网络演进过程中,如何能够为大规模服务及海量信息提供高效支持,提升传输效率,成为未来网络研究中的热点和难点。本文提出一种面向服务的网络体系结构模型,研究该模型的服务过程和资源协商路由机制。该模型对服务和网络资源进行语义化描述,可以在服务与网络之间建立相互适配的映射关系,提供高效的信息传输。本文主要工作和贡献包括以下四点：(1)提出了面向服务的网络体系结构模型。本文将服务过程视为三个步骤,分别为服务组合、资源协商和网络路由。针对服务组合,使用服务标识对服务、内容、网络资源、终端设备进行标识,提供查询、定位和组合的服务。针对资源协商,使用连接标识描述服务组合的序列关系,根据网络状态,选择合适的服务路由。针对网络路由,使用接入标识来标识网络接口位置,通过连接标识与接入标识的映射指导服务路由和网络路由,使服务和网络智能地互相感知、互相协作,实现服务和网络资源的适配。(2)提出了面向服务的资源协商路由机制。本文主要研究面向服务的网络体系结构模型中的路由机制,建立双层规划模型,并进行求解。本文使用Petri网对服务过程进行建模,将服务组合的选择转化为在Petri网可达图上的图搜索。针对多样化的用户需求,使用效用函数将其转化为单目标的优化问题,采用层次分析法确定效用函数的权值。在网络层通过融入资源协商信息的蚁群算法进行网络路由。本文针对不同的服务路由机制进行了仿真,仿真结果表明将服务和网络状态综合统筹的资源协商路由机制,能够提供良好的服务效用。(3)本文使用面向服务的网络体系结构模型,采用资源协商机制对无线传感器网络和数据中心的能量优化问题进行分析。针对服务过程中多无线传感器网络覆盖的情况,提出了一种在不同的无线传感器网络之间进行资源共享的路由机制,将可用的能量资源进行分级,优先使用能量等级较高的节点,从全局上提升无线传感器网络的工作时间。本文针对数据中心的多服务之间通信传输能耗问题,将服务过程中的服务选择与服务部署进行统筹考虑,提出了一种能量感知的服务选择算法,降低了数据中心的内部流量。仿真表明,该方法比随机部署方式更节省通信能耗。(4)本文尝试在CCN网络中引入面向服务的网络体系结构元素,提出一种以服务为中心的网络架构DHR-CCN和分级名字路由机制。该方法选择计算能力和存储能力较强的节点作为核心名字路由器,将CCN网络分为核心名字网络和边缘名字网络,用户优先在所属的边缘名字网络查询服务和内容。本文对DHR-CCN进行了建模,针对网络开销进行了仿真。结果表明,该网络架构能够提供更加高效的内容共享和服务组合,进一步降低了网络开销。