经过十几年的发展,信息与通信技术取得了较大的进步,然而传统网络架构在面向新兴技术时遭遇了巨大的挑战,传统网络架构的缺陷也逐渐显现。例如,底层网络遍布大量复杂隔离的网络协议,网络维护成本过高;基于传统网络架构,底层网络的流量传输规则难以实时配置,因此难以实时实现上层应用所需的网络行为。针对传统网络架构的缺陷和瓶颈问题,学术界提出软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的概念并进行了深入研究。SDN将传统网络节点的数据转发功能和控制功能相分离,控制功能集中于控制器,基于控制器,运维人员可以通过编程管理数据平面的转发设备,从而实现网络可编程化。在SDN发展的过程中,SDN数据平面故障是需要关注和解决的问题,因为数据平面承担着数据转发的作用,数据平面发生组件故障将造成网络小范围瘫痪,并直接影响用户通信。大体上SDN数据平面故障恢复方案可以分为两类:反应式故障恢复方案和主动式故障恢复方案。相比起前者,后者在恢复时延方面的表现更加优越,也因此主动式恢复方案是当前故障恢复研究领域的主流。但是目前大部分主动式恢复方案存在两个缺陷:(a)主动式恢复方案消耗大量备份资源,本文的备份资源指的是备份路径流表项(b)网络流量变化影响备份路径性能,从而造成数据流重定向后备份路径拥塞。针对这两个缺陷我们提出两种故障恢复方案:(1)为了在保证恢复时延的基础上尽量减少备份资源消耗,我们提出基于共享环路的主动式单链路故障恢复方案,通过规划备份路径和设计相应流表来提高备份路径流表项利用率,从而减少备份资源消耗。(2)为了尽可能避免网络流量变化影响备份路径性能,以期实现数据流重定向后备份路径不发生拥塞,均衡网络各链路负载。我们提出基于流量负载均衡的主动式单链路故障恢复方案,将流量预测和故障恢复相结合,对流量进行预测,并且将预测值用于备份路径选取。除此以外,基于预测值定期更新备份路径来尽可能保证备份路径的性能。