软件定义网络(Software Defined Networking, SDN)通过软件的形式重构了现有网络,其集中控制、控制与数据分离以及可编程开放等特性对未来网络技术的发展产生深远影响。从安全的角度来说,SDN的集中性和开放性给自身带来了较大的安全挑战,同时也提供了高度灵活的集中监控、分析和响应系统,为传统安全防护应用提供了新的思路。借鉴了控制与数据分离的思想,“SDN网络安全技术研究”项目组设计了一种软件定义的安全体系,其核心为安全控制器,能够与SDN环境中的各组件进行协同保护,实现多种安全场景。然而原系统的架构、功能与性能并不能完全满足软件定义安全的需求。通过对SDN安全需求和方案的调查研究,本文总结出：针对SDN控制中枢的性能瓶颈,采用分布式的架构扩展方案是一种有效的思路；基于OpenFlow流进行流量监控和入侵检测能够利用SDN的优势实现算法改善和性能优化；为满足多样化的SDN安全应用需求,应提供灵活开放的应用接口,提出“安全即服务”的解决方案。在调研结果的基础上,本文对安全控制器原系统的架构、性能和功能进行如下了优化设计：基于消息队列对原有系统的架构进行分布式改造,实现可扩展和松耦合架构；基于分布式流计算框架Storm解决了原系统在实时处理大量数据场景下的性能瓶颈,提升系统的整体性能；改进了流量检测规则的机制,使安全控制器向应用提供更开放灵活的接口；在改进规则的基础上,优化了原系统DDoS检测的算法,设计并实现了一种基于OpenFlow统计特性的端口扫描检测机制。最后通过性能对比实验,证明了分布式架构改造和功能优化给原系统带来的性能提升,以及基于OpenFlow流统计特性的入侵检测相对于传统IDS的优势。