随着网络应用需求的不断变化以及网络创新的不断推进,传统网络设备数据与控制平面的紧耦合使得其不能够提供灵活的网络控制、自动化的网络配罝以及开放网络能力等。SDN(Software Defined Networking,软件定义网络)的提出顺应了当前网络创新的趋势。SDN的核心即网络设备转发与控制平面的分离,以软件驱动网络,使网络的管理、控制变得更加灵活、智能。为了能在当前Internet环境下,充分利用SDN技术,对当前网络进行优化,同时,满足不断增长的网络应用需求,对SDN网络运行机制的研究是相当必要的。本文通过深入研究SDN网络架构及关键技术,搭建SDN网络实验环境。在此基础之上,对SDN南向网络通信机制、北向网络应用运行机制进行深入分析与研究,最终能够从整体的角度对Internet环境下整个SDN网络的通信机制进行充分认识,并能够将SDN网络架构及相关技术应用到与本课题相关的案例之中,在本论文中,主要做了以下工作:首先,对当前国内外SDN的发展状况进行概述。描述了当前国内各大设备厂商、互联网企业SDN相关的研究进展以及国外各大公司对于SDN技术的应用所作的相关工作。其次,借鉴可编程网络以及SDN网络架构的设计思路,结合具体的网络应用需求,设计了SDN三层网络框架。并分别对基础设施平面、控制平面及应用平面的设计进行详细阐述;随后,对SDN南向网络OpenFkw通信机制进行了深入研究。同时,对传统二、三层转发机制在SDN环境下的运行过程进行了深入分析,并通过OpenDayLight北向接口开发了SDN Web访问控制应用,对南向网络通信机制进行了实验验证。最后,通过对OpenDayLight控制器功能、OSPF路由协议、Dijkstra算法的深入研究,开发了基于OpenDayLight北向REST接口的SDN网络管理应用、静态路由应用、基于Dijkstra算法的动态路由应用,对SDN北向网络应用运行机制进行研究,从而能够对Internet环境下SDN网络运行机制有整体的把握。