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软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)是近些年来发展十分迅速的新一代网络体系架构,其控制平面与数据平面解耦合的核心理念以及其编程接口软件化、开放化的特点有效提高了网络控制和业务部署的灵活性,促使网络资源更进一步地得到了优化运用。南向接口是SDN网络架构中非常关键的开放性接口之一。控制平面通过南向接口获取数据平面的各种信息,而且基于南向接口网络控制技术管理、控制与调配数据层面的网络资源,降低了网络体系架构设计中网络管控问题的复杂度,使得其灵活性得到提高。作为主流的南向接口标准,OpenFlow已然受到人们的普遍认同与实现。然而,OpenFlow在刚开始提出之时,未曾充分考虑到相关网络的一些特定属性,例如光网络、无线网络等。通过扩展OpenFlow协议来实现特定网络业务需求,对网络中的数据流量转发进行灵活的管控,有利于解决SDN网络在发展中面临的网络技术问题。本文在对SDN南向接口现状进行了调研的前提下,针对其主流协议OpenFlow提出了一种协议扩展模型,并且详细描绘了其技术实现。在此基础上,设计了软件定义光网络(SDON)南向接口方案,并对该方案做功能性验证与性能方面的分析。具体工作如下:(1)结合南向接口发展现状以及OpenFlow技术扩展需求,建立了一种OpenFlow扩展模型,对OpenFlow协议中的端口信息扩展与流匹配域扩展两方面展开叙述。同时还对OpenFlow扩展消息的结构进行抽象概括,分别对Experimenter报文与Flow Match报文展开设计。(2)在协议扩展模型的基础上,提出了基于OpenFlow代理(OF-agent)的软件定义光网络南向接口方案,在控制平面与底层设备平面之间增加OF-agent,以期简化不同厂商设备间的差异性并且降低底层异构网络的复杂性,并针对其模块设计与应用范围做了相关研究。同时以软件定义光网络作为具体案例进行分析,将扩展模型应用其中,针对光端口扩展与业务配置扩展两方面对OpenFlow协议的扩展进行设计与实现。(3)对OpenFlow光扩展协议进行验证与分析。基于SDN功能测试工具—OFtest实验平台,对OpenFlow光扩展协议进行了功能验证,随后基于实验室服务器平台,对流表下发时延性能进行实验分析。