控制層是SDN的大腦，負(fù)責(zé)對底層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的集中統(tǒng)一控制，同時(shí)向上層業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)能力調(diào)用的接口，在SDN架構(gòu)中具有舉足輕重的作用，SDN控制器也是SDN關(guān)注的焦點(diǎn)。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上看，控制器除了南向的網(wǎng)絡(luò)控制和北向的業(yè)務(wù)支撐外，還需要關(guān)注東西的擴(kuò)展，以避免SDN集中控制導(dǎo)致的性能和安全瓶頸問題，SDN控制器也在南向、北向、東西向上引入了相應(yīng)的核心技術(shù)，有效解決與各層通信以及控制集群橫向擴(kuò)展的難題。

當(dāng)前，業(yè)界有很多基于OpenFlow控制協(xié)議的開源的控制器實(shí)現(xiàn)，例如NOX、Onix、Floodlight等，它們都有各自的特色設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)鏈路發(fā)現(xiàn)、拓?fù)涔芾怼⒉呗灾贫ā⒈眄?xiàng)下發(fā)等支持SDN網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基本操作。雖然不同的控制器在功能和性能上仍舊存在差異，但是從中已經(jīng)可以總結(jié)出SDN控制器應(yīng)當(dāng)具備的技術(shù)特征，從這些開源系統(tǒng)的研發(fā)與實(shí)踐中得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)將有助于推動SDN控制器的規(guī)范化發(fā)展。

另外，用于網(wǎng)絡(luò)集中化控制的控制器作為SDN網(wǎng)絡(luò)的核心，其性能和安全性非常重要，其可能存在的負(fù)載過大、單點(diǎn)失效等問題一直是SDN領(lǐng)域中亟待解決的問題。當(dāng)前，業(yè)界對此也有了很多探討，從部署架構(gòu)、技術(shù)措施等多個(gè)方面提出了很多有創(chuàng)見的方法。

SDN控制器對網(wǎng)絡(luò)的控制主要是通過南向接口協(xié)議實(shí)現(xiàn),包括鏈路發(fā)現(xiàn)、拓?fù)涔芾怼⒉呗灾贫ā⒈眄?xiàng)下發(fā)等，其中鏈路發(fā)現(xiàn)和拓?fù)涔芾碇饕强刂破淅媚舷蚪涌诘纳闲型ǖ缹Φ讓咏粨Q設(shè)備上報(bào)信息進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)計(jì);而策略制定和表項(xiàng)下發(fā)則是控制器利用南向接口的下行通道對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制。

SDN北向接口是通過控制器向上層業(yè)務(wù)應(yīng)用開放的接口，其目標(biāo)是使得業(yè)務(wù)應(yīng)用能夠便利地調(diào)用底層的網(wǎng)絡(luò)資源和能力。通過北向接口，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的開發(fā)者能以軟件編程的形式調(diào)用各種網(wǎng)絡(luò)資源;同時(shí)上層的網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)可以通過控制器的北向接口全局把控整個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的資源狀態(tài)，并對資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。因?yàn)楸毕蚪涌谑侵苯訛闃I(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的，因此其設(shè)計(jì)需要密切聯(lián)系業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，具有多樣化的特征。同時(shí)，北向接口的設(shè)計(jì)是否合理、便捷，以便能被業(yè)務(wù)應(yīng)用廣泛調(diào)用，會直接影響到SDN控制器廠商的市場前景。

與南向接口方面已有OpenFlow等國際標(biāo)準(zhǔn)不同，北向接口方面還缺少業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，因此，北向接口的協(xié)議制定成為當(dāng)前SDN領(lǐng)域競爭的焦點(diǎn)，不同的參與者或者從用戶角度出發(fā)，或者從運(yùn)營角度出發(fā)，或者從產(chǎn)品能力角度出發(fā)提出了很多方案。據(jù)悉,目前至少有20種控制器,每種控制器會對外提供北向接口用于上層應(yīng)用開發(fā)和資源編排。雖然北向接口標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前還很難達(dá)成共識，但是充分的開放性、便捷性、靈活性將是衡量接口優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，例如REST API就是上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)者比較喜歡的接口形式。部分傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商在其現(xiàn)有設(shè)備上提供了編程接口供業(yè)務(wù)應(yīng)用直接調(diào)用，也可被視作是北向接口之一，其目的是在不改變其現(xiàn)有設(shè)備架構(gòu)的條件下提升配置管理靈活性，應(yīng)對開放協(xié)議的競爭。

控制器負(fù)責(zé)整個(gè)SDN網(wǎng)絡(luò)的集中化控制，對于把握全網(wǎng)置資源視圖、改善網(wǎng)絡(luò)資源交付都具有非常重要的作用。但控制能力的集中化，也意味著控制器局的安全性和性能成為全網(wǎng)的瓶頸;另外，單一的控制器也無法應(yīng)對跨多個(gè)地域的SND網(wǎng)絡(luò)問題，需要多個(gè)SDN控制器組成的分布式集群，以避免單一的控制器節(jié)點(diǎn)在可靠性、擴(kuò)展性、性能方面的問題。目前，用于多個(gè)控制器之間溝通和聯(lián)系的東西向接口還沒定義標(biāo)準(zhǔn)，但專家表示，一些非常成熟的集群技術(shù)可以被運(yùn)用到SDN網(wǎng)絡(luò)中來解決上述難題。