在传统网络结构中,转发设备控制平面和转发平面紧密耦合,在逻辑上和物理上都处于集中状态,使网络整体性能在可重配性和灵活性上存在很大局限,导致一个新的网络功能从研发到部署存在极大挑战。软件定义网络(soft ware defined network,SDN)架构的提出,通过将控制平面和转发平面分离,使得控制层能获取全网拓扑视图并集中控制转发层的行为,从而实现网络定制化功能开发。同时,随着网络流量的爆发和终端服务的丰富(如IoT,AR,VR,高清视频等业务需求将指数级增长),人们对带宽、延时、抖动等指标提出了更为严格的要求,而QoS路由通过满足不同业务的QoS需求,能有效提高网络整体性能。SDN作为新兴的网络技术,其特有分层架构使得传统网络中位于网络设备中的复杂的端到端QoS控制逻辑能够被移至独立于数据平面的控制平面中,使得实现用户自定义的控制算法成为一种可能,为业务数据流提供灵活的QoS保证提供了新的解决思路。论文针对软件定义网络中QoS路由问题,开展了如下研究:首先,论文在资源重配置路由框架的基础上,提出了面向多目标优化的拥塞数据流重路由算法,该算法在感知到网络拥塞后,通过大象流检测和聚合流程在拥塞链路上找到大象流或聚合流作为候选重路由数据流,然后以数据流带宽保障为约束,从网络承载数据流最大化和全网负载均衡两个目标对候选数据流进行路由优化。算法基本流程如下:控制器周期性探测网络链路状态,当感知到网络拥塞时,定位到拥塞链路并在该链路上找到满足一定大小的大象流为候选数据流,当网络中不存在这样的大象流,则将数据流从大到小排列后挑选指定大小的候选数据流集合,并将其中同源同目的地的小数据流聚合为聚合流,然后从网络承载数据流最大化和全网负载均衡两个优化目标为基础,使用基于带精英策略的非支配遗传算法(Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ)的多目标优化算法对候选数据流路由路径策略进行建模与求解。论文在Ryu控制器中实现了以上路由算法,并使用mininet进行网络仿真,从仿真结果上看,相比于目前常用的路由策略和CATS(SDN-based congestion-aware traffic scheduling algorithm)路由算法,该方案能有效提高网络吞吐量和保障数据流传输带宽。其次,论文提出基于数据流优先级的带宽保障路由算法,该算法引入队列机制,利用带宽保障队列服务具有带宽保障需求的数据流,非带宽保障队列服务普通业务数据流。当具有带宽需求数据流到来,控制器根据数据流带宽请求从候选路径(预先使用k最短路径算法计算得出)中选择满足带宽需求的路径进行路由下发,当不存在该路径时,控制器选择与该数据流同源同目的地的数据流作为候选数据流,并对候选数据流进行局部调整,分为以下步骤:1.根据候选数据流类型确定数据流优先级,并分配相应权重。2.构建整数线性规划模型以候选数据流带宽保障和流守恒为约束条件,权重之和最大化为优化目标确定网络中能满足的最大数据流集合以及每条数据流的路由路径。3.对最大数据流集合使用带宽保障队列并根据路由路径进行流表下发。4.如果网络中存在不能满足的带宽保障数据流,则使用非带宽保障队列选择最大剩余带宽路径进行路由。论文在Ryu控制器中实现了以上路由算法,并使用mininet对实际流量进行仿真,经仿真验证,该路由算法在数据流带宽不能满足时能自适应调整局部网络资源分配,从而达到以下两个目的:一是通过局部优化,保障数据流的传输带宽,二是当网络资源不足时,能保障高优先级数据流的传输需求并尽力满足低优先级数据流。最后,论文在末尾对所有工作进行了总结,并对未来工作进行了展望。