当前,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)被普遍认为是走向未来网络最有前景的发展方向之一,而OpenFlow是目前SDN应用最广泛的一种南向接口协议。当SDN进行实际应用时,特别是部署在广域网、数据中心等大规模网络中,OpenFlow流表快速增大,查找开销急剧上升,导致OpenFlow交换机遭遇严重的分组转发性能瓶颈。对此,本文构建一种OpenFlow大规模流表区分存储与加速查找架构DAFT,用于缓解OpenFlow大规模流表存储压力,提升流表查找性能。本文主要的研究工作如下:(1)针对OpenFlow大规模流表存储问题,本文首先利用TCAM、SRAM和DRAM三种存储介质特性,构建OpenFlow大规模流表区分存储架构,采用TCAM和SRAM区分存储重要流和次要流的标识字段,并采用DRAM分别存储对应的内容字段,有效解决大规模流表的存储空间问题;接着根据OpenFlow流的包成批特性,设计基于包传输状态的活跃流/空闲流区分方法,进而分别采用TCAM和SRAM存储,进一步提高TCAM命中率;最后,借助骨干网络流量样本,对本文所提大规模流表区分存储架构进行实验评估。实验结果表明:该架构的TCAM命中率明显优于传统的大象流/老鼠流架构,且稳定性强。(2)针对SRAM流表查找性能低下问题,本文首先利用SRAM中掩码访问不均匀的特点,采用“往前移1”(Move Ahead 1,MA1)启发法自适应调整掩码顺序,减少后续数据包的掩码失败探测次数;接着利用SRAM中掩码探测多数会失败的特点,借助计数型布鲁姆过滤器(Counting Bloom Filter,CBF)预测元组查找失败结果,从而绕过对应的子流表遍历过程;最后,借助骨干网络流量样本,对本文所提SRAM流表加速查找方案进行实验评估。实验结果表明:本文提出的SRAM流表加速查找方案的平均查找长度与平均流表访问时间均低于现有使用元组空间搜索法的SRAM流表查找方案。(3)针对TCAM流表查找耗能巨大问题,本文首先基于缓存预测思想建立了一种低功耗的OpenFlow流表查找架构,使用低功耗的RAM介质缓存TCAM中活跃的精确流,使得网络中大部分数据包能够直接命中缓存,避免过多的TCAM流表查找,从而降低流表查找功耗。接着,本文进一步设计了一种名为稀疏网格的OpenFlow流缓存结构,以便通过动态调节活跃流识别参数阈值,灵活调整缓存内精确流数量,实现OpenFlow流表查找性能与查找耗能之间的最佳均衡。此外,稀疏网格采用的十字链结构能够有效地存储与调整缓存精确流与TCAM通配流之间的映射关系,确保网络数据分组能够始终命中优先级最高的流表项,从而有效解决了因规则依赖导致的流表查找结果不一致问题。