在传统网络中,网络设备的控制平面和转发平面是有紧密耦合的关系,导致在可管理性、灵活性、成本及可扩展性等方面带来许多挑战。传统网络设备的封闭性也限制了网络的灵活性和可扩展性。随着网络规模发展的不断扩大,网络的管理能力日渐变弱,运营商的网络运维成本逐渐增大。因此,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)应运而生,作为一种新型网络架构,SDN将控制逻辑从数据转发设备中分离出来,并为上层应用提供统一编程接口,显著提升了网络的灵活性、可管控性和可编程能力,成为近年来未来网络领域的研究热点。作为近些年兴起的技术,SDN发展得还不够完善,而担任其核心作用的控制器平面就变得尤为重要。传统的单个控制器管理容易导致控制平面产生性能瓶颈,形成单点故障问题。目前,解决该问题的主要手段是部署多个控制器,但随着SDN网络规模的不断扩大,其可靠性问题仍然很严峻。一个是由于SDN数据平面和控制平面分离所带来的基于可靠性控制器部署问题,另一个是针对控制器失效场景下,需要一种交换机重新快速分配的网络恢复方案。针对以上问题,本文提出了基于高可靠性的控制器部署方案,和一种针对控制器失效的控制器邻居互助机制。论文主要工作如下。(一)针对大规模网络场景的性能需求,建立了一个以可靠性为优化目标的多控制器部署模型。该模型首先结合控制器与交换机之间需要可靠进行信息交互,考虑网络服务质量(quality of service,QoS),对平均流规则下发时延、控制器负载方差及可靠度进行建模,提出基于高可靠性的控制器部署模型,并通过粒子群算法结合模拟退火算法求解出最佳控制器部署方案,实现保证较小平均流规则下发时延和负载方差的高可靠性控制器部署。实验结果表明:对于给定的网络拓扑,本文所提算法得到的全网可靠度高于其它两种算法,优化效果更佳。(二)针对控制器失效,将失效区域内的交换机进行重新快速切换,以保障网络的稳定运行。对平均时延、控制器负载方差进行建模,提出邻居互助机制,并通过模拟退火算法求出针对某个控制器失效的交换机重新分配方案,以保障交换机划分后负载尽可能均衡,时延尽可能小。