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随着互联网技术的迅速发展和网络规模的持续扩大,多种多样的新型网络应用不断涌现,不仅网络应用的种类愈加纷繁复杂,而且用户对各类型网络应用的通信需求也呈现出越来越多样化和个性化的特点。另外,用户更加关注服务体验,即使对于同类型的网络应用,其通信需求在不同的地理因素、心理因素和行为因素下也有很大差异。这就需要网络在各类应用的通信路径上提供多种多样的网络功能,以独特的分组处理及转发操作满足差异化的需求情形。然而,在当前网络环境中,专用化的功能往往运行于分布式的专用物理设备上。面向用户越来越复杂多样和频繁多变的通信需求,网络服务提供商（Internet Service Provider,ISP）通常不断地购买、部署和运行新型的专用物理设备,这样不仅导致高昂的资本支出和运营成本,而且为服务的快速创新、实时优化和精确维护带来诸多问题和严峻挑战。ISP需要一种较低投资和较高时间价值且可持续的自适应方式来应对用户多变的高通信需求。对此,本文基于软件定义思想,提出利用动态软件产品线（Dynamic Software Product Line,DSPL）、软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）和网络功能虚拟化（Network Function Virtualization,NFV）,使多种多样实例化的网络功能运行于标准的通用化网络设备上,并支持从全局视图上对多样化的网络资源和功能进行统一地、动态地和灵活地调度、选择和部署,从而以可重用化、可组装化、可定制化等面向服务的软件工程方法在应用的通信路径上自适应地合成具有不同特性的定制化路由服务,满足用户独特的通信需求并优化其服务体验。本文主要创新及贡献如下:（1）面向大规模用户多样化和个性化的通信需求,如果ISP每次都单独地为每个用户的独特需求独立地定制每个路由服务显然会导致过高的成本支出和过量的资源消耗,本文提出了自适应路由服务规模化定制机制,不仅以规模化的方式合成路由服务,而且使合成的路由服务能够满足不同用户的独特需求。基于DSPL构建了多样化的路由服务产品线,并设计了路由服务产品线属性模型和一致性正交变化模型,作为快速定制、优化和维护大规模路由服务的基础。提出了形式化的定义和描述方法对路由服务定制进行抽象,并依据该抽象设计了优化ISP利润的方案。实验表明该机制能显著地降低规模化定制路由服务的时间开销,并且能明显提高运行中路由服务的实时调整效率和调整成功率。（2）面向迅速增长的网内大数据给传统的路由配置模式带来的服务质量优化、资源分配优化、功能选择优化等方面的挑战,本文提出了大数据驱动的自适应路由服务定制机制。基于DSPL构建了多维状态下的用户需求属性模型,作为准确地为ISP映射和识别用户需求的基础。利用古德—图灵估计构建了用户体验对需求参数的依赖关系模型,作为选择合适网络功能及实时调整路由服务的依据。提出了 ISP和用户各自的偏好评估方案,并以此设计了使ISP和用户利益共赢的服务组装和服务定价博弈策略。实验表明该机制能够有效地获取体验—参数值分布和体验对需求参数的依赖性分布,另外,该机制还能显著提高ISP和用户分别对定制化路由服务的满意程度。（3）面向从大量候选网络功能中选择合适的功能来定制路由服务,并使选择及定制过程具备不断自适应优化能力的挑战,本文提出了可持续学习及优化的自适应路由服务定制机制。基于DSPL构建了多粒度的功能属性模型,作为路由服务学习及优化的基础。提出了引入机器学习思想的路由服务学习方案,设计了基于多层前馈神经网络的路由服务离线学习模式和在线学习模式,依据历史经验信息和用户实时反馈信息持续性地优化网络功能选择及路由服务定制,从而不断改善用户的服务体验。实验表明该机制随着候选功能增加,能够显著提高多样化功能的利用率和定制化路由服务的优化率,并且较快地优化用户的服务体验。（4）面向商业化网络运营模式下网络活动多方参与者（如网络运营商、ISP、用户）之间复杂的利益需求关系,本文提出了市场驱动的自适应路由服务定制及供给机制。设计了用户效用评估模型,作为匹配用户所偏好服务的标准,也作为ISP定制及提供候选服务的参照。设计了 ISP服务定价策略,作为制定合理价格以优化其利润的基础。设计了多应用和多服务之间的高效匹配算法,并引入了帕累托效率进一步优化匹配结果,同时促进ISP和用户之间的利益均衡。实验表明该机制具备较好稳定性和适应性,能够显著提高应用的接入成功率和路由服务的适应率,并且可以有效地均衡ISP和用户之间的利益。（5）面向无法部署所有网络功能到每个交换机来随时快速地组装任意定制化的路由服务,以及仅即时地部署大量实时所需功能又会引起延迟、拥塞等严重问题的现状,本文提出了定制化路由服务中网络功能自适应部署机制。设计了基于预测的网络功能提前部署方案,结合长期预测与短期预测,把未来时间周期内预测会被大量需求的功能提前部署到各交换机中。设计了基于网络状态的网络功能实时部署方案,通过考虑交换机的处理能力、功能间互斥关系和链路可用带宽三个因素,提高资源利用率。实验表明该机制能够较好地判断各功能在未来时间段内的流行程度,并且显著提高各交换机内被部署功能的命中率,同时大幅减少组装定制化路由服务的时间开销。