软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)对传统交换机的功能进行了优化,将控制功能和数据转发功能解耦合,形成了控制平面与数据平面。控制平面由一个或者多个控制器组成,数据平面由OpenFlow交换机组成。SDN网络的正常运行依赖于控制器与交换机之间的正常通信,承载控制器与交换机间的通信的网络被称为控制网络,其由控制器、控制路径和OpenFlow交换机组成。其中,一条控制路径是指由控制器与单个交换机通信所经过的中间节点和链路组成的路径。随着网络用户的增多与网络规模的扩大,网络中的请求越来越密集,单个控制器的处理能力有限,难以在要求的时间内对所有请求作出响应,于是多控制器SDN网络被提出。在多控制器SDN中,多个控制器协同工作,每个控制器分别处理一部分的网络请求,从而满足大规模网络的处理需求。虽然单控制器的性能瓶颈问题得到缓解,但是SDN网络的生存性依然面临严峻的挑战。一旦控制网络中的组件发生故障,控制器与交换机的连接可能失效,交换机无法向控制器获取转发流表项,从而导致网络中数据包的超时甚至丢失。控制网络中的组件故障主要包含控制器故障与控制路径故障,其中控制器故障将导致与之通信的全部交换机失去连接,后果较为严重。而控制路径故障场景则更为多样化,由于控制路径是基于物理拓扑规划得到的通信路径,多条控制路径可能会经过共同的节点或者链路,这些共同的节点或链路故障将导致多条控制路径的故障,进而引发网络中单个或者多个交换机与控制器失去连接。针对交换机与控制器通信的多种故障场景,目前国内外很多研究提出,合理有效的备份方案是SDN网络实现快速故障恢复的重要前提。因此,为了提高多控制器SDN的控制网络在多种网络故障中的生存性,本文重点研究了控制网络的备份机制,包含控制器备份和控制路径备份,其内容分别介绍如下:(1)提出了一种多控制器SDN中基于混合策略的控制器备份方法。该方法首先提出一种控制器分级策略,合理识别出网络中的重要控制器,然后为其配置专用的备份控制器,并为其它控制器制定基于交换机迁移策略的备份方案,使备份后控制网络的生存性得以优化,同时最大程度地节约备份资源。该部分研究内容主要包括:设计一种基于控制器故障概率与负载的控制器重要性分级策略;面向随机链路故障,提出一种控制网络生存性的评估方法;设计一种基于控制网络生存性的备份控制器放置方法;设计一种基于交换机迁移策略的控制器备份方法,并提出一种启发式的算法来提高计算的效率。(2)提出了一种多控制器SDN中基于备份带宽共享的控制路径备份方法。该方法首先对链路的故障概率进行建模,提出一个基于链路故障概率的控制路径生存性指标。然后方法考虑对单链路故障的完全恢复,提出一种面向单链路故障的基于备份带宽共享的路径备份策略,最终结合控制路径生存性、控制网络时延和备份带宽的开销,提出一个综合的评价方法对备份控制路径的性能进行评价,从而为每条主控制路径配置合理的备份路径。