互联网是现今社会最重要的通信基础设施之一,深刻地改变着人们工作、学习和生活的方式。然而,随着网络规模的快速增长和多样化应用需求的不断涌现,现有互联网架构中存在的固有问题逐渐凸显,例如可扩展性、可控可管性、服务质量保证、绿色节能等方面。为了从根本上解决这些问题,学术界提出了对未来网络“从头再来(clean-slate)"的设计思想,希望能够摆脱现有互联网约束,重新设计面向未来的网络体系架构。网络虚拟化是未来网络最重要的技术方向之一：一方面,基于网络虚拟化技术可以构建未来网络实验平台,支持多种创新网络架构并行且互不干扰的运行在一个共享物理基础设施上,从而更有效地对新技术、新架构进行验证；另一方面,网络虚拟化技术的本质是对资源、行为进行抽象,从而实现数据平面和控制平面的分离,这种特征也正逐步成为未来网络体系架构的基本属性之一。虚拟网络映射问题是指,如何在满足各种资源(如节点容量、链路带宽等)限制的条件下,将用户的虚网请求并行、高效、快速地映射至底层物理网络。虚拟网络映射的性能和效率将直接影响到网络虚拟化技术能否走向实际应用,因此具有重要的研究意义。本文将对虚拟网络映射问题展开深入研究,以资源利用效率、算法实时性、算法复杂度为优化目标,对映射机制和算法进行优化和改进,力争提出全面高效可行的虚拟网络映射整体解决方案,为后续研究提供参考。本文的主要创新包括以下几个方面：1)传统的虚网映射算法在提升物理网络资源利用率的同时,往往牺牲了算法复杂度,降低了算法的工程实践性。本文采用两步映射优化目标直接耦合的思路,提出了一种基于就近原则的两步虚网映射算法,保证了计算复杂度。同时,该方法充分利用了节点映射和链路映射两个步骤之问的内在联系,通过改变节点映射的优化目标大幅提升了后续链路映射的效率。仿真验证表明,该算法有效的融合了节点链路两个映射步骤,与经典两步映射算法相比,不仅显著提升了系统的底层物理网络资源利用率和请求接受率,还在大多数仿真条件下节省了运行时间,取得了多赢的效果,优化了复杂度与映射效率的平衡关系。2)如何针对不同的虚网拓扑结构优化映射算法是一个值得研究的问题。本文首先利用虚拟网络服务的请求应答模式,提出了一种多拓扑虚网映射的识别机制：即用户在虚网请求中标记拓扑类型,控制平面根据标记识别拓扑类型,并调用相应的优化映射算法；同时,为了解决拓扑类型的多样性问题,本文提出了一种多拓扑虚网映射算法的生成指导原则,用于指导任意拓扑的虚网映射算法快速生成；最后,本文在指导原则的基础上设计了复合多拓扑虚网映射算法框架,并在该框架中实现了星型、环型、树型、随机型四种拓扑映射子算法。仿真分析表明,复合多拓扑虚网映射算法框架显著提升了映射系统的物理网络资源利用率,并有效降低了算法运行时间,同时在虚网请求接受率上与基于就近原则的两步映射算法相当,优于经典两步映射算法。3)针对虚拟网络规模粒度对映射系统的影响问题,本文创新地提出了等规模映射的概念,并根据其特点设计了反向排序映射方法,该方法可以兼容现有的各种虚网映射算法,主要目标是在等规模情况下映射时,充分降低底层物理网络出现资源瓶颈的概率；随后论文针对小规模和等规模两种情况的不同特征,提出了一种双向排序映射方法。经过仿真验证,反向排序方法可以有效提升网络等规模情况下的映射成功总量,同时双向排序方法实现了所有规模情况下映射成功总量和虚网请求接受率的综合最优。