随着互联网发展,尤其是移动网络的发展,使得整个人类社会对于网络的需求和要求,在近十几年来发生巨大的变化。人们已经不满足于简单的通过社交应用进行交流获取信息,无现金社会趋势,以及各种视屏社交应用流行,这些都对网络的响应时间和带宽都提出更高的要求。但是现今的网络架构存在数据转发单元臃肿不堪以至于难以引入新的技术,网络维护成本过高等问题却极大的阻碍网络的技术的快速迭代更新,这也使得传统网络已经无法满足未来社会发展的需要。同时,面对对传统网络的修补式更新也已不能解决现存的网络瓶颈,因此业界提出了新的网络架构,即SDN(软件定义网络),以此解决传统网络中存在的各种问题。本文通过对传统网络架构存在的二层网络环路问题,在软件定义网络架构中依然可能会存在这个问题,基于业界广泛认可的南向接口协议OpenFlow和生成树协议,提出了一种基于Ryu框架的SDN环境中实现环路避免交换系统的方式。主要的内容有:在SDN架构环境中基于端口映射机制研究实现二层数据包交换;基于OpenFlow协议和IEEE802.1D中生成树协议,研究实现基于Ryu平台的二层网络环路避免功能实现;对基于Ryu控制平台的应用,使用事件重装过滤方式,解决多个功能实体之间交互问题(packet-in消息封装问题)。为了保证实验结果的有效性和可靠性,通过mininet工具构建仿真网络实验环境,使用Wireshark工具监控安全通道和交换端口中流经的数据,来分析和验证环路避免交换系统的设计。通过对比在未启用生成树协议功能实体和启用后的安全通道和交换端口的流量状况(流量突发性),以及主机连通性测试和OpenFlow数据包的往返延时等关键有效性指标,最终验证了环路避免的有效性。同时在主机通信测试中,监测交换设备中的流表动态变化过程和主机ping测试中详细通信过程,证实了基于端口映射的交换功能实体的有效性和环路避免的功能实体以及交换功能实体之间的交互的有效性。