随着计算机科学技术与网络通信技术的迅速发展,当前许多热门的技术与应用,如核心路由器、并行计算机处理系统等,都需要互连网络技术的支撑。然而,目前核心路由器技术的发展仍未能完全满足整个互联网络发展的需要,从而成为整个互联网络发展的瓶颈。互连交换网络存在于路由器的核心部位,对路由器的性能表现具有决定性的作用。因此,如何设计一种扩展性强,实现难度低的大容量交换结构仍然是一项充满挑战的、有待深入研究的课题。超立方体网络是互连网络中常见的一种直接网络结构,这种网络拓扑结构由于具有直径短、可扩展性强、结构对称、网络寻路算法简单等优点而得到了广泛的关注与研究。虽然超立方网络的拓扑结构有不少优势,但由于其拓扑构成方式所限,在大规模的网络中通常难以实现。论文基于对现今受关注的多维交换结构性能的研究与分析,提出了一种新型的嵌套式多维超立方交换结构。该结构基于对一般多维超立方结构进行嵌套式设计,将多维超立方结构转化为多层的五维超立方结构而得到。论文首先对互连交换网络的相关技术作了简单介绍,之后对所提出的嵌套式多维超立方交换结构进行了详细说明,并分析了其各项基本网络参数。在此基础上,论文继续提出了嵌套式多维超立方结构中节点的编址方法,该编址方法基于对超立方网络的节点编址进行了扩展,采用了分层式编址方式。论文利用该编址方法对嵌套式多维超立方交换结构的基本路由算法着重进行了研究。对于嵌套式多维超立方结构的路由算法,本文首先提出了一套扩展的维序路由算法。通过仿真发现,该算法在嵌套式超立方结构具有可行性与不错的性能,并且高效易实现。同时,在研究过程中发现,该算法在对以某些节点为目的地址的分组进行选路时,会有走冗余路径的问题。针对该缺点,本文还提出了对其进行改进的基于最短路径的路由算法。通过仿真证实了改进后的算法相较于之前的扩展维序路由算法对于网络的通信性能有较大改善。论文最后还对基于该嵌套式超立方交换结构的仿真平台的设计和实现进行了简要的介绍。该平台支持几种常见直接互连网络的拓扑结构以及基于嵌套式超立方交换结构的多种不同的路由算法。论文中所有的仿真都在该仿真平台上进行。