随着移动互联网时代的到来和4G等通信技术的迅速发展,网络用户数量急剧增长且以P2P、视频为代表的新型应用迅速兴起,这导致网络流量呈现爆炸式增长,从而使得互联网成为全球电力消耗的主要来源之一。互联网的巨大能耗带来了诸如运营成本增加、温室气体排放等新的问题。通过降低网络能耗、提高网络能耗效率来构建节能网络,对降低网络运营成本、实现节能减排等均具有重要意义。由于人类活动规律(如作息规律)、用户移动性(如移动互联网)及业务动态性等,网络流量负载在时间上呈现周期性分布规律,且在多数时间内处于较低水平,这一特性为通过实施基于拓扑切换的节能路由(即休眠冗余的交换机和链路)来实现网络节能提供了可能。在现有的基于拓扑切换的节能路由研究中,多数方案受限于传统网络架构;少数基于SDN的方案突破了传统网络架构的限制,但大多只关注于网络工作拓扑的计算问题(即待休眠交换机和链路选择问题),而忽视了对拓扑切换时机判定问题、拓扑切换计划实施问题的探索。针对现有研究中的不足,本文提出了基于拓扑切换的SDN节能路由及其优化方法,并根据SDN的相关特性提出了基于拓扑切换的SDN节能路由及其优化方法的整体架构。首先,本文提出了基于拓扑切换的SDN节能路由方法,根据网络流量负载的周期性变化趋势将一个周期动态分割为若干个时间区间,为各个时间区间计算一个合适的网络工作拓扑,通过休眠各个时间区间内不属于网络工作拓扑的交换机和链路来实现节能。其次,针对基于拓扑切换的SDN节能路由方法中存在的相关问题,本文提出了面向负载均衡和可靠性的优化方法,通过重路由机制对网络流量负载分布进行调控来保证网络流量负载分布的相对均衡,并采用主动式策略进行快速故障恢复来提高网络传输的可靠性。此外,本文还通过实验对基于拓扑切换的SDN节能路由及其优化方法进行验证;结果表明,在保证网络负载均衡和可靠性的同时,该方法可以节约30%以上的链路能耗。