软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）是一种新兴的网络架构,它将转发设备中的控制逻辑抽离出来,并集中存放在SDN控制器中,实现了数据层和控制层的解耦。SDN控制器充当整个网络的大脑,一方面使用南向协议与下层的数据层进行交互,另一方面还为上层的应用层开放了北向接口以实现对网络编程的能力。这些特点使得SDN为研究人员提供了全网的可见性和开放的可编程性,研究人员可以轻松设计自定义的应用程序来控制网络,以便于快速响应多样化的业务需求。尽管SDN的出现为未来互联网的发展提供了新的思路,但它同样也引入了新的安全威胁。例如,攻击者可以利用SDN控制器内部所实现的拓扑发现机制中存在的漏洞,在SDN交换机之间虚构链路以达到劫持合法流量或破坏其他正常网络服务的目的。针对此问题,本文的主要工作和创新如下:（1）总结和分析了现有的拓扑安全工作。首先,分析了SDN中链路发现机制存在安全漏洞的原因。其次,对于利用虚构链路间接造成的一些其他攻击,从本质上对它们的攻击成因进行了详细剖析。此外,还分析了现有关于抵御拓扑篡改攻击的解决方案的不足之处。（2）从攻击的角度,提出了两种新颖的拓扑篡改攻击。在主流的Floodlight控制器的源码中,找到了两个可以潜在篡改控制器的全局拓扑视野的新漏洞。针对这两个新漏洞分别提出了交换机集群分裂攻击和交换机集群遗漏攻击,一旦攻击成功会使得依赖于网络拓扑信息的路由计算服务出现严重混乱,进而导致整个网络的正常通信受损甚至出现大面积的瘫痪。此外,由交换机集群遗漏攻击还会进一步触发类似于“拓扑冻结”的漏洞,直接影响拓扑实例的正常更新。（3）从防御的角度,设计并实现了一个轻量级的防御系统Lldp Checker。Lldp Checker分为两个阶段对链路层发现协议（Link Layer Discovery Protocol,LLDP）数据包进行检查,过滤非法的LLDP数据包以保障控制器拓扑发现机制的安全。本文将Lldp Checker实现为一个应用模块集成在Floodlight控制器的内部,并对Lldp Checker的性能进行了评估。结果表明,Lldp Checker可以有效地抵御这两种新颖的拓扑篡改攻击,而引入的额外开销可以忽略不计。