随着软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）规模的扩大,单个控制器已经不能承担大量交换机的请求了,所以人们将单个SDN网络拆分为多个小网络,每个网络由一个控制器管理,因此产生了多控制器的SDN网络场景。但是,目前多控制器的SDN网络面临着控制器负载大,跨域流量工程实施难,多控制器之间分享恶意拓扑等问题。针对这些问题,本文以多控制器的架构设计和多控制器的域间路由安全两个方面为切入点开展研究。针对多控制器的架构设计问题,本文以控制器的负载减轻和域间流量工程为研究内容。首先针对拓扑同步开销大的问题,本文将本地拓扑简化为抽象拓扑,降低拓扑同步带来的通信资源与计算资源开销。然后针对链路失效时交换机需要重新请求控制器计算路径的问题,本文实现了基于Open Flow交换机快速故障恢复（Fast Failover）功能增加冗余流表项的方法,实现了数据平面的自主快速恢复,以进一步减轻控制器的负载和链路恢复时间。接着,针对多控制器信息隔离下跨域流量工程实施难的问题,本文还提出了一种分级的最大最小带宽公平分配算法HMMBFA以最大化域间链路利用率。最后的仿真实验结果表明,本文提出的多控制器架构能有效减轻控制器的负载,本文提出的跨域流量工程算法能显著提高域间链路利用率。针于多控制器的域间路由安全问题,本文以基于区块链的多控制器架构设计和信誉机制为研究内容。首先本文引入区块链系统hyperledger Fabric,搭建了多控制器下的联盟通道,控制器分享本地拓扑时需要向联盟通道发起拓扑交易。本文实现了一种背书机制来保证拓扑交易的正确性并利用区块链不可篡改的性质来保证拓扑存储的安全。其次基于设计的区块链架构和背书结果,本文还提出了一种多控制器的信誉机制,该信誉机制由本地信誉值和全局信誉值组成,其中全局信誉值存储在区块链上。跨域流量会绕开全局信誉值低的控制器,从而进一步保障域间路由的安全。最后的仿真结果表明,本文提出的基于区块链的多控制器架构能有效抵御恶意拓扑的分享,本文提出的信誉机制能有效反映控制器的恶意行为。