互联网作为当今社会最重要的基础设施资源之一,深刻地影响并改变着人们的工作和生活方式。然而,随着互联网网络规模的急速扩张以及新应用、新需求的大量涌现,现有的互联网体系架构已经不能满足现代社会对网络的需求,例如现有网络架构在安全可控性、可扩展性、服务质量、能耗等多方面的问题逐渐凸显。为了从根本上解决现在网络架构面临的问题及瓶颈,学术界提出了“重新再来(clean-slate)"的设计思想,希望摆脱现有网络体系架构的束缚设计出新一代网络体系架构。未来网络应该是一个什么样的网络,具有什么样的体系架构,虽然现在学术界还莫衷一是,但是未来网络支持虚拟化已经被普遍认可。网络虚拟化技术是解决目前互联网僵化的有效途径：一方面,网络虚拟化技术支持多种不同架构的网络以共享方式运行于一个公共的物理基础网络上,为不同新技术,新协议的验证提供了可能；另一方面,网络虚拟化技术的核心思想是对底层网络资源进行抽象、隔离,从而实现控制平面和数据平面的分离,这种特性正逐渐成为未来网络的关键属性。在网络虚拟化技术中,虚拟网络映射问题是网络虚拟化的关键问题之一。它解决的是有资源请求限制的多个虚拟网络如何高效地共享底层网络资源的问题,是一个典型的NP-hard问题,对其研究具有重要的理论和实际意义。本篇论文基于拓扑映射聚合度的概念提出了一种虚拟网络映射算法,该算法在不增加节点映射阶段复杂度的情况下,使得链路映射阶段的代价及复杂度显著降低,而且映射效率显著提高。近年来,软件定义网络(Software-defined Network, SDN)利用网络虚拟化技术为未来网络新技术及新应用的研究提供了解决方案,而OpenFlow技术作为实现SDN的典型代表,受到了学术界和产业界的极大关注。因此本篇论文在研究虚拟网络映射问题的基础上,进一步地研究了基于OpenFlow的SDN架构及其资源分配策略。本篇论文的主要创新点如下：(1)传统的算法对算法复杂度和物理网络资源利用率往往不能兼顾。本文在节点映射阶段做了对后续链路映射最有利的处理,定义了拓扑映射聚合度,并实现了基于拓扑映射聚合度的虚拟网络映射算法。仿真结果表明,我们提出的算法在映射收益代价比,链路负载均衡率,程序运行时间指标上都有了显著改善。(2)本文考虑了底层链路的负载均衡状况,并定义了链路负载标准差指标来反映底层链路的负载均衡状况,而在此之前,很少有文章涉及这一点。(3)针对最常用的星型拓扑结构,提出了基于拓扑映射聚合度的改进型虚拟网络映射算法,使得算法性能进一步提升。(4)本文分析了基于OpenFlow的SDN架构所面临的问题,针对这些问题提出了一种层次化的SDN架构,并说明了这种SDN架构的可扩展性和健壮性。(5)基于层次化的SDN架构,在传统的OpenFlow交换机中引入业务流预处理模块,提出了一种预测机制下的资源分配策略,从而提高了SDN网络中资源分配的智能性。