随着Internet和宽带通信技术的飞速发展,Internet的信息流量和设备的数量以惊人的速度增长,同时传输技术的长足发展使得传输容量大幅度提高。交换机和路由器是架构Internet的主要互连设备,因而对交换机和路由器提出了更高的要求。本论文主要研究了大容量交换机的实现架构,以及交换结构和转发处理等关键技术。在经历了单总线、多总线、共享存储等结构的演变后,基于交换结构的多转发引擎结构成为目前高性能路由器中的主要体系结构。在此基础上,本文提出了通道速率为1.0625Gb/s的128×128大容量交换机的体系结构,并且详细介绍了交换机线卡的实现和交换背板的组成结构。论文主要对Clos结构进行了研究,其中两级结构是通过折叠Clos结构的第三级而构成的。根据设计要求,我们选择两级交换结构,完成了对128×128多级互连网络的设计。光互连技术结合了光的传输能力和电的逻辑处理能力,非常适合于宽带、高速通信网中骨干节点的交叉连接和交换,因此我们将采用光互连的方式设计交换背板。然后探讨了大容量交换机线卡物理平台的构建,详细介绍了物理平台的主要组成部分,物理层芯片、FPGA及线卡串行收发器的器件特性和相关配置。本文详细讨论了交换机线卡FPGA的设计和具体实现,给出了关键模块的FPGA实现并进行了时序仿真验证。最后对交换机线卡进行了电路调试和分析以及下一步工作的计划。