ONF定義的SDN架構主要分為應用層、控制器層和基礎設施層，其中，應用層聚焦網絡業務邏輯開發，負責資源編排；控制器層進行全局網絡的管理；基礎設施層為各種網絡設備，負責數據的轉發。如圖所示：

從控制器層的角度來說，與應用層的接口被為北向接口(NBI, Northbound Interface)，與基礎設施之間的接口被定義為南向接口(SBI, Southbound Interface)。 通過對北向接口的封裝，應用層以軟件編程的形式調用各種網絡資源和把控整個網絡的資源狀態，並對資源進行統一調度。理想情況下，應用層封裝所有的“How”操作，向用戶隱藏了網絡相關的技術信息。上層應用在調用應用層的服務時，只需描述想要“What”就可以了。但當前北向接口方面還缺少業界公認的標準。其主要原因是北向接口直接為業務應用服務，其設計需密切聯系業務應用需求，具有多樣化的特征，很難統一。 ONF定義的SDN架構中南向接口協議是OpenFlow，用於控制器和交換機之間的通信，控制器可以通過OpenFlow下發流表控制交換機，交換機也可以反饋信息給控制器，同時，OpenFlow也規定了交換機對報文的轉發方式。 總的來說，SDN架構不僅簡化了網絡設計與操作，而且也極大簡化了網絡設備本身，因為這些設備不再需要解析和處理數以千計的協議標準，只需接受來自控制器的指令。更為重要的是，網絡管理員可以通過編程的方式來集中控制數以千計的設備，而不用針對每臺設備進行手工配置，有效地縮短了業務上線的時間。

理想是豐滿的，但現實往往呈現出很骨感，學術界提出的正統SDN，在產業界和運營商的不斷實踐下，南向接口不僅僅局限在OpenFlow，也包含了NETCONF、SNMP等協議。SDN不同的發展路線決定了SDN開發技術架構如圖所示：

SDN體系架構分為4層，分別為應用層、業務編排層、控制層和轉發層。其中，應用層專註於描述用戶業務需求，而業務編排層專註於業務需求的“How”操作封裝。需要說明的是，在運營商網絡的SDN改造部署過程，基本上采用平滑演進的策略進行，用到的協議就不再單純使用OpenFlow了。

ONF定義的SDN架構