服务于单路径的传统TCP协议是近五十年来的最重要的网络协议之一,为数据网络的高效稳定传输发挥了重要作用。近年来随着数据业务迅猛发展以及新兴业务对传输速率要求越来越高,探索多路径传输以提高网络传输速率成为了发展趋势。传统TCP协议因其时代局限性暴露出种种缺陷,如无法为多路径传输提供有效的管理服务,为此,IETF提出了支持多路径传输的MPTCP协议框架,允许单个MPTCP连接同时在多条路径上建立子流进行数据传输。然而,根据我们的实验结果分析发现,已有的MPTCP受限于缺少全局网络信息,仍存在诸多不足,如:随机式的路由控制无可避免的导致子流碰撞,显著降低了带宽利用率显著降低并加剧了拥塞概率;MPTCP的负载均衡无法保证资源池理论中的公平的资源分配,且子流吞吐量收敛到稳定水平前常常需要数十秒的时间,对于中短流不友好。针对已有MPTCP的不足,本文面向软件定义网络,提出了在可收集全局网络信息前提下的改进型MPTCP协议优化方案:S-MPTCP。围绕期望吞吐量这一关键概念,本文主要贡献有:1、设计了新的路由算法,通过构建并求解最大流问题,为新建的MPTCP连接计算并配置最优的子流路由,尽可能地最大化网络的带宽资源利用率;2、设计了资源分配算法,调整相关子流的期望吞吐量,将路由算法中探索到的带宽资源以公平高效地方式分配给网络中的各条连接,并且通过修改拥塞控制模块以使得子流的传输速率将快速收敛到其分配的吞吐量附近;3、基于MPTCP Linux内核和Floodlight控制器设计并实现了上述控制系统,最后通过实验对系统的性能进行了测量和评估。多方面的实验对比结果显示,我们设计的S-MPTCP在路由分配测试中可以有效地解决两类子流碰撞,相较于常规MPTCP吞吐量提升约22%;在负载均衡测试中,S-MPTCP可以使得MPTCP子流吞吐量快速收敛到期望吞吐量附近,所需收敛时间缩短为常规MPTCP的五分之一,同时明显改善了不同连接吞吐量间的公平性。