随着互联网应用场景的日益广泛,数据传输的安全性、资源利用率以及系统性能逐渐成为人们关注的重点。软件定义网络(SDN)改变了传统的网络架构,利用分层的思想,将数据与控制平面相分离,使运营商可以有效管理网络。同时,网络中很多数据流功能的实现都依赖于硬件设备。这会造成网络资源开销的激增并且提高了网络配置的复杂性。因此,网络功能虚拟化(NFV)这一新的网络技术获得了工业和学术界的广泛关注。NFV通过虚拟化技术,在虚拟机(VM)上运行网络软件实现网络功能。由于虚拟机配置的灵活性,含有NFV的网络可以提供低损耗、易配置、高质量的网络服务环境。本文的主要研究内容是在SDN的架构下,数据中心网络中虚拟网络功能节点的部署和数据流的路由问题。首先,本文提出了一个含有虚拟网络功能节点的网络框架,采用服务链的思想,满足了每条数据流上的网络功能都是按特定顺序进行处理。从网络服务提供商的角度出发,最小化整个网络的配置和传输成本。从用户角度出发,提高网络服务质量,降低传输时延。最后本文提出了一个基于在线学习的虚拟网络功能节点的动态部署算法,以满足网络间高能效的数据传输。本文主要研究内容及成果阐述如下:1.研究数据中心网络在有背景流量的干扰下,网络运营成本最小化问题。首先,本文将运营成本细分为部署、传输和处理三个部分来刻画损耗函数,指出了避免网络拓扑的频繁变化是减小网络损耗的关键因素。因此,本文提出了一个基于傅里叶级数的预测算法,通过预测结果决定是否有必要更新网络拓扑。其次,为了解决背景流量对链路的抢占问题,本文提出了一个基于在线学习的上置信区间(UCB)算法。仿真结果表明,与传统虚拟网络功能节点部署算法相比,本文所提的算法可以有效解决由于背景流量引起的链路拥塞问题,并大大节省了网络开销。2.研究含有网络功能的数据流的路由问题。本文在服务链的机制下,对数据流的传输进行建模,提出了可以在网络中动态增加虚拟机,缩短路由路径从而节省开销。同时在最大链路带宽、最大链路时延的条件约束下,构建了一个满足端到端时延要求的传输损耗最小化问题。特别地,本文构建了一个多层非循环图以满足数据流中网络功能处理的顺序性。仿真结果表明,本文提出的优化算法在不同网络拓扑中均优于常规路由算法,这有利于其在实际系统中的应用。此外,本文还验证了最大端到端时延和服务链长度对网络损耗的影响。