随着互联网的迅速发展以及大数据、云计算时代的到来,数据中心的需求和价值不断的提高,这对数据中心网络规模、可用性、可扩展性都提出了巨大挑战。数据中心网络部署规模的不断扩大、流量模式趋向复杂化和性能管理要求细粒度化等,使越来越多的网络性能问题凸显,主要体现在数据中心网络体系结构、负载均衡等方面。通过负载均衡技术提高数据中心网络链路利用率、增大吞吐量以及减少网络延迟成为提升数据中心网络性能的关键。软件定义网络架构的提出为数据中心网络的发展研究带来的新的挑战和机遇,为网络负载均衡提供了新的解决思路。SDN技术集中控制的特点使得SDN控制器可以动态及时获取网络拓扑、链路信息、节点信息以及流信息,从而可以实现网络流的灵活、细粒度的集中调度。所以利用SDN网络架构全局动态的进行网络负载均衡有很大优势。本文的主要研究工作如下:1)提出基于SDN的数据中心网络负载均衡管理体系结构(SDN Load Balanced Architecture,S_LBA),该结构采用松散耦合的层次化结构,包括应用层、控制层和基础设施层,通过大象流检测、拥塞发现和通告以及流调度控制机制,整体上实现了负载均衡管理性能和效率的提升,并且具有较好的可扩展性。2)针对当前流调度算法存在的不足,如局部性、带宽碎片化、开销大等,提出基于最大概率路径的流调度算法(Maximum Probability Path Scheduling Algorithm,MPP_SA),该算法全局计算满足流带宽需求的路径以及路径可用带宽,然后采用概率机制确定最终的路径,从而实现负载均衡和带宽碎片化的折中,同时针对大小流采用不同的路径计算方法降低了控制器的开销。MPP_SA算法不但实现了全局负载均衡而且减少了网络带宽碎片化,整体提高了网络性能和服务质量。3)提出了基于SDN的数据中心网络拥塞检测及通告方法(SDN Enhanced TCP,S_ETCP),该方法通过增加Open Flow交换机阈值预警机制和拥塞通告机制,使SDN控制器能够及时发现拥塞,然后对拥塞中的长命流调度、修改ACK报文接收窗口值,实现拥塞的快速响应及处理。S_ETCP拥塞控制方法对拥塞控制和流调度进行结合,不但缓解了网络拥塞而且均衡了网络负载,极大提升了网络性能。