网络在当今高度连接的世界中发挥着重要作用,Internet接入网及骨干网容量的提升,带来了传统广域网市场的变革,对云服务的巨大需求意味着对广域网连接、安全性和带宽的巨大需求。传统的网络体系结构不适合满足现代数据中心和运营商基于云的服务要求。作为一种新兴的网络架构范例,软件定义网络（Software Defined Network,SDN）正在改善网络的可扩展性和灵活性。软件定义广域网是将软件定义网络技术应用到广域网场景的一种构建、部署和运营广域网所形成的一种服务。段路由（Segment Routing,SR）通过入口设备上数据包报头上的多协议标签交换机制的有序列表,定义了通过网络的信息路径,该系统使SDN路由管理更加简单有效。同时,由于大大减少了要在核心节点中配置以支持复杂服务的状态信息量,段路由还可以解决SDN中的一些可扩展性问题。但是在段路由中,多个多协议标签交换的标签堆叠在数据包报头中以完成端到端传输,这可能会导致标签堆栈大和数据包报头长。因此,当段路由应用于大型网络时,可能会发生可扩展性问题。本文针对以上问题提出了两方面的解决方案。第一,本文针对基于SR的路径优化算法进行了设计实现,提出了 一种基于链路/节点中心性和链路拥塞指数的具有带宽保证的启发式路由算法。首先以链路中心性、链路拥塞指数等性能目标作为参考计算了链路权重,以节点中心度作为参考计算了节点权重。随后,以计算得到的链路权重及节点权重,更新了原始网络拓扑。进一步地,本文基于更新后得到的网络拓扑进行了 CLB-TE（Traffic Engineering based on Centrality and Link Bandwidth）路径优化算法的设计,该算法可构建具有带宽保证的路径,并同时最大程度降低拒绝流量需求的可能性。最后,将提出的CLB-TE路径优化方案和其他路由方案进行了比较,仿真验证了本文提出的路径优化算法的性能优势。第二,由于最大段列表深度的限制,有限的标签堆栈深度限制了源节点实现较长的最佳显式路径的能力,本文通过改进传统的段路由编码算法来解决该问题。本文首先引入了全局Adj-SID,结合SR中已经定义的全局Node-SID对原始SR路径进行编码压缩,在最大标签栈深度约束下有效地减少了标签消耗和段路由流条目的数量。接下来,针对过长的段路由路径,本文设计了一种基于附加路径的SRPE-AP（SR Path Coding based on Additional Paths）算法对路径进行进一步的编码与压缩,从而将段列表深度最小化。此外,相对于不使用标签堆栈的传统IP/MPLS网络,SR为每个数据包添加了一个段列表,从而引入了额外的由堆叠多个标签引起的数据包开销。为了在约束方案下获得最佳路径编码解决方案,本文引入数据包开销作为优化目标之一,并提出了 R-BSPS（Reverse Build Sub-Path Set）算法来解决该问题。通过仿真证明,所提出的机制和算法在具有最大段列表深度约束的情况下优于普通的段路由解决方案,数据包开销也比已有方案更低。