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近年来,数据中心网络用于进行大数据的传输、存储和处理等,其在云计算、CDN分发等应用中发挥着重要作用,网络拓扑结构和路由算法是其核心研究内容和关键技术。网络拓扑结构是互连各种网络设备的物理布局,其结构图保证网络节点之间的映射规则和图的特性,更是数据中心网络的容错冗余和弹性伸缩的理论基础和部署依据。传统网络拓扑结构在可伸缩性和容错性等方面难以保证服务质量,而以服务器为核心的数据中心网络拓扑能够通过网络节点数目和网络链接数目递归增加的方式来保证数据中心网络的规模。与DCell、BCube和BCCC这些经典数据中心网络拓扑相比,PTNet网络作为一种新型的以服务器为核心的网络拓扑结构典型代表,在可伸缩,容错等方面具有更多优点。数据中心网络中的多播和广播具有许多应用场景和使用价值,如网上视频会议、多媒体远程教育等发展都离不开网络多播和广播的应用和推广,所以对于网络中多播和广播的路由算法研究也是必不可少的。本文在对PTNet网络深入研究的基础上,对其网络拓扑分析和多播、广播路由算法进行了分析和研究,其主要成果如下:1、对PTNet网络拓扑方面进一步分析,对其节点的映射规则,网络直径以及瓶颈吞吐量等方面进行系统的理论推导。从网络直径、瓶颈吞吐量以及网络中的总链接数目等方面对PTNet网络拓扑进行理论分析,这些工作为PTNet网络路由算法的设计打下基础并且为PTNet网络实现和推广提供了基础和条件。2、提出基于PTNet网络PTD多播路由算法以保证PTNet网络中多播操作。该算法主要将Dijkstra算法思想和PTNet相结合,通过理论分析证明该算法能够有效生成最短路径树以保证网络中的多播路由选择。仿真实验结果从网络平均时延和吞吐量两方面将PTNet和DCell、BCube进行比较分析,证明了该算法的可行性和有效性。3、提出基于PTNet网络PTF广播路由算法以完成PTNet网络中广播操作。该算法主要是将洪泛式广播路由算法和PTNet网络中的超级节点不出度机制相结合,理论分析表明该算法能够有效地保证网络中广播操作。仿真实验结果从网络平均时延和超级节点在传输路径中占比两方面对PTNet网络下的PTF路由算法和洪泛式广播路由算法进行比较分析,证明了该算法的可行性和有效性。