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随着网络技术的飞速发展,当前的网络体系架构已经无法满足人们对于网络创新以及灵活性上的要求。网络管理人员无法在当前的网络体系下,部署新的网络协议。并且一旦网络的转发控制策略确定,很难进行修改。所有的这些问题都促使了一种全新的网络体系的出现,即软件定义网络体系(SDN)。软件定义网络体系旨在实现将转发策略与硬件链路分离,确保网络的创造性与灵活性。而OpenFlow协议就是一个非常优秀的支持软件定义网络体系架构的协议。但OpenFlow协议的推广与应用需要有支持OpenFlow协议的路由器。并且因为OpenFlow协议产生的时间较短,并不能很好的支持一些传统的网络功能的实现,比如QoS。针对以上的一些问题,本文研究与分析了实现OpenFlow路由器所需要的关键技术,对OpenFlow协议进行了扩展以更好的支持QOS功能的实现,设计并实现了OpenFlow路由器。本文的主要工作如下：(1)对实现OpenFlow路由器的关键技术进行了研究与分析。研究了适应OpenFlow网络架构的报文处理体系。还重点研究了基于TCAM的路由器表项高速匹配技术。在分析当前解决TCAM表项长度方法基础上,提出了基于MPLS协议的TCAM表项长度问题解决方案。(2)研究并发现了OpenFlow协议在支持QoS功能上的缺陷。分析了当前解决OpenFlow协议支持QoS功能缺陷的方法。提出了通过扩展完善OpenFLow协议来更好的支持QoS功能的方法。(3)设计并实现了一个OpenFlow路由器。重点设计并实现了路由器的软件架构。包括OpenFlow特有的报文转发通道架构,表项架构。还通过TCAM模块的设计实现了路由器表项的高速匹配。(4)通过OpenFlow路由器与相关测试工具,完成了对于OpenFlow关键技术的测试与验证。包括OpenFlow路由器平台基本转发性能测试,TCAM表项长度问题解决方案对比验证,以及支持QoS的OpenFlow协议扩展验证。本论文通过对OpenFlow关键技术的研究以及OpenFlow路由器的设计与实现,解决了OpenFlow路由器在实现过程中的一些关键技术问题,进一步促进了OpenFlow协议从理论走向实际应用。