随着云计算技术的快速发展，数据中心逐渐成为了当前因特网环境的重要角色，在世界各地被广泛部署。虽然能提供丰富的计算和存储能力，数据中心通常由于设计冗余和负载波动而处于较低的利用率，因此导致了巨大的电能浪费。针对服务器端的能效优化问题，研究人员已经提出了很多成熟的解决方案。然而随着应用规模的扩张和更多通信密集型应用的部署，数据中心网络作为数据中心的另一重要组成部分，其能耗问题变得更加突出。同时，数据中心网络的性能对应用程序的服务质量也具有关键的影响。因此，优化数据中心网络的能耗并保障其性能具有重要意义。　　基于对网络设备节能机制的比较和数据中心环境的整体考虑，本文从算法设计的角度出发，提出了一系列网络流调度和路由算法，用于数据中心网络的能耗与性能的优化。特别地，本文研究了新型网络设备节能机制在数据中心内的应用、保障网络流完成时间的网络节能优化、数据中心网络能耗与性能优化的一般框架以及新型网络模型下的节能算法设计等问题。针对这些问题本文进行了模型抽象和算法设计，并通过推导和分析为数据中心网络能耗与性能优化提供了新的理论依据和技术方案。本文的主要贡献包括:　　第一，基于速率自适应网络设备节能机制，本文设计了具有理论性能上界的网络节能路由算法。相比于传统的休眠机制，速率自适应机制可以更充分地挖掘网络设备的节能空间，并能够缓解由于设备频繁状态切换带来的网络动荡。然而，基于该机制的网络全局节能问题也更加复杂。本文对该问题进行建模和复杂度分析，并提出了一种具有理论性能上界的近似算法。该算法可以被应用在任意拓扑的网络上，并能够取得30％以上的节能效果。通过加权平均的方法，可以很方便地进行能耗和延迟的折中。　　第二，本文提出了保障网络流完成时间的节能网络流调度和路由优化算法。作为数据中心网络性能的关键指标之一，保障网络流的完成时间至关重要。本文考虑在保障网络流完成时间的前提下，通过网络流调度和路由优化来降低数据中心网络的能耗。针对单纯的网络流调度问题，本文证明其可以在多项式时间内可解，并提出了低时间复杂度的组合最优算法。针对网络流调度和路由综合优化问题，本文通过分析给出了近似比的下界并基于分治思想设计了能获得关于网络流数目的多项式近似比的近似算法。　　第三，本文提出了综合数据中心多种关键特征的数据中心网络能耗和性能优化框架，并基于该框架设计了网络节能方案。通过对数据中心内影响网络状态的四个重要因素，即上层应用的通信模式、网络拓扑、虚拟机布置以及流量工程的综合考虑，本文提出了一种新型的网络优化框架。不同于传统方法，基于该框架的网络优化方案将不再需要依赖于实时的流量监视和预测，因此优化结果将更加精确。通过应用该框架，本文设计了针对性的虚拟机布置和网络路由优化方案，可获得高达50％的网络节能效果，比传统的网络节能优化方法高出约20％。　　最后，本文提出了多重资源环境下的网络节能优化问题，并设计了求解算法。本文研究了网络即服务模型下的网络优化方法，与传统网络模型不同的是，该模型下网络优化由链路带宽的单资源维度扩展到了包括网络节点的处理、存储和带宽等多重资源维度，因此针对传统网络模型的能耗或性能的优化方法将不再有效。本文对多重资源网络节能优化问题进行了建模，并提出了一种贪心算法和一种拓扑感知的启发式算法来求解。结果表明，通过考虑多重资源维度，可以大幅度提高网络能效，更加充分利用网络资源并降低网络拥塞。