随着网络的迅速发展,传统网络封闭僵硬,功能耦合等弊端日益凸显。为了更加灵活地定制网络功能,将原本高度硬件化的传统网络软件化,增强网络的可编程性,软件定义网络应运而生。在软件定义网络架构中,控制层和数据层实现了分离,控制层可以集中地调度管理数据层,实现整个网络的灵活更新。然而不合理的更新方案不仅会造成网络性能的大幅下降,甚至还会导致整个网络瘫痪。由于软件定义网络中的更新操作相当频繁,因此设计出一套高效可靠的更新系统显得尤为重要。对此,本文分析研究了软件定义网络中不同场景下的更新问题,设计并实现了两种不同的网络更新系统。本文的第一个工作是提出了一个可以主动预测流速率,且对网络整体效用感知的更新系统Hermes。为了更好地分析最大化效用的网络更新问题,此项工作中提出了详细的优化框架,证明了最大化效用的网络更新问题的难度,同时分析了相关算法的复杂度。该系统首先主动预测流的速率,接着采用凸松弛技术获取流量降速方案的初始解,为了进一步增加更新过程中的整体效用,该系统继续采用贪心的方式调整每条流的速率,同时仍然保持更新过程中无拥塞。真机实验和大规模的仿真结果均表明,和现有的工作相比,该系统可以提升约80%的效用,同时减少约40%的更新时间和55%的更新开销。本文的第二个工作主要研究OpenFlow 1.5版本新引入的同步定时更新特性,并基于此特性提出了一个保证更新过程无拥塞的更新系统Chronicle。和第一个工作不同,此项工作不再关心网络效用,而是关注更为一般性的问题,即如何在不对数据流降速的情况下,通过调度每个交换机节点的更新时间,得到一套更新过程无拥塞的更新方案。此项工作引入了时间扩展网络等一系列概念,可以有效地帮助分析和设计基于同步定时网络的更新算法。该系统通过构造资源关系依赖图,找出更新节点之间的依赖关系,为每个节点计算出精确的更新时刻和对应的转发规则,实现整个更新过程无拥塞。真机实验和大规模的仿真结果均表明,该系统可以避免更新过程中瞬时的拥塞,从而减少约63%的更新时间和50%的更新规则数目,与最优解差距平均小于20%。