随着5G网络、云计算、物联网等新一代信息技术的快速部署,特别是人工智能、大数据等新兴技术的大规模应用,网络流量爆炸式增长,通信网络向泛在化、智能化、高带宽低延时方向发展,网络监控与诊断已成为确保网络高效运行的重要支撑技术,但现有网络因创新慢、兼容性差、维护难等问题难以进行有效的监控与诊断。软件定义网络将数据平面与控制平面分离,以开源的思维构建开放的全新的网络体系架构,有利于更好地进行网络监控与诊断。因此,本文对基于软定义网络的分布式监控与诊断机理及仿真展开深入研究,实现了高效的网络监控与诊断。本文的主要研究内容及创新工作如下:1.研究了软件定义的网络监控与诊断理论,通过分析软件定义网络组网理论,提出了软件定义的网络监控方法,构建了数据转发层与网络终端的软件定义监控理论,提出了软件定义的网络诊断方法,建立了链路故障诊断策略、交换机丢包诊断机制。最后,提出了软件定义的网络监控与诊断理论和方法,从而能有效地对网络设备和链路状况进行监控,快速获得网络拓扑结构、网络连通性、网络控制逻辑等网络状态信息以及链路吞吐量、丢包率、时延等网络性能参数,并以网络监控参数为基础进行网络诊断,有效确定链路故障、端口故障以及性能故障。2.研究了分布式监控与诊断的具体设计过程,针对网络单点控制模型扩展性差、容错性弱等问题,设计了分布式多点控制方法,提出了多点控制策略设计、控制器部署方法设计和网络拓扑管理设计,构建了分布式监控与诊断方法,提出了监控与诊断框架设计、监控与诊断模块设计,研究了全局写入机制、原子快照机制和数据一致性算法,提出了数据一致性设计方法。最后,建立了分布式监控与诊断设计方法,通过引入多点控制来增加系统可靠性,并解决了主机查询的一致性问题,确保了数据操作的一致性。3.搭建了分布式监控与诊断的仿真平台,通过部署仿真实验平台、实验环境、实验参数,分析了集中式监控与诊断模式下的网络配置和拓扑、端口及链路监控、链路端口故障诊断、链路性能诊断等场景,仿真实验表明了论文提出的理论和方法能有效监控网络端口和链路,并对链路端口故障、链路性能进行有效诊断。同时,研究了分布式监控与诊断模式下的路径一致性、交换机丢包、主机查询延迟等场景,仿真实验表明了论文提出的理论和方法是有效和可行的。