一体化信息基础设施是支持一体化联合作战的信息支撑平台,能将全部军事力量融合成一个有机整体,是我军支持一体化联合作战的军事力量倍增器,是未来高技术条件下信息化战争的重要基础支撑。而数据中心网络则是一体化信息基础设施处理海量数据计算和存储的心脏和大脑,对其关键技术的研究对于我军基础设施发展有着现实而紧迫的意义。论文针对目前一体化信息基础设施数据中心网络中存在①缺乏高性能互联体系结构②模块化构建和非正则性③高效且较低复杂度的负载平衡等多个方面的问题,对数据中心网络的互联结构、拓扑性质和负载平衡等若干关键问题进行了深入研究。首先研究了基于Kautz-M?bius Cube组合图的常量度数新型数据中心体系结构KMcube,研究了KMcube的构建方法和拓扑性质;其次,深入研究了数据中心网络KMcube的模块化性、非正则性和路由副本等问题;最后研究了基于非对称balls-into-bins的数据中心网络资源负载平衡方法。具体研究了以下几个方面的内容:(1)研究了我军一体化信息基础设施数据中心网络构建的一系列理论和现实问题首先提出了我军一体化信息基础设施数据中心网络构建的一系列理论和现实问题,从数据中心网络拓扑结构、虚拟化、应用现状、国内发展和负载平衡等方面介绍了相关研究现状,阐述了一体化信息基础设施及其数据中心网络的发展脉络,并从内容组成、结构特点等方面进行了详解。(2)以一体化信息基础设施数据中心网络结构为对象,提出了一种新型体系结构KMcube的构建方法并深入研究了其拓扑性质提出了一种新颖的互联网络KMcube,它是一种基于Kautz和M?bius cube的组合图结构。KMcube既拥有Kautz图的快速并行嵌入式计算能力,同时也拥有M?bius cube网的局部高速通信能力。除了具有较短的直径和平均距离之外,KMcube还具有规则性、对称性、可扩展性和适应性等性质。KMcube适用于大规模并行计算的数据中心网络的构建。(3)以M?bius cube为基本构造模块设计了数据中心网络KMcube的模块化性模块化数据中心网络KMcube主要研究了一体化信息基础设施对数据中心网络模块化性的迫切需求,讨论了选择KMcube数据中心网络延伸模块化性比其它hybrid方法的优势。构建了KMcube数据中心网络的基本构建模块,并研究了数据中心网络KMcube模块内服务器直接互连的模式,并从若干方面给出了服务器直连模式的优点。(4)提出了数据中心网络KMcube的非正则性,保证了网络结构的渐进可扩展一体化信息基础设施中常量度数数据中心网络KMcube具有良好的持续可扩展和无损可扩展能力,但其渐进可扩展性仍需进一步研究,对于一体化信息基础设施实际部署后的可扩展性具有重大意义。在此背景下进一步研究了以构造模块为基本递进单元的数据中心网络KMcube的非正则性,保证了该网络结构的渐进可扩展。(5)设计了数据中心网络KMcube的高效容错路由算法和副本部署策略进一步研究了模块化数据中心网络KMcube的高效容错路由算法,包含Mc(m)模块间的路由算法以及数据中心网络KMcube的容错路由,该算法能保证很强的容错性和较高效的路由,在此基础上讨论了数据中心网络KMcube的副本部署策略,合理有效的副本部署可以有效的降低路由距离,提高服务响应的并行性。(6)构建了基于非对称balls-into-bins的数据中心网络负载平衡方法首先从模型参数和主要结论两方面介绍了经典balls-into-bins模型、Azar balls-into-bins模型及balls into non-uniform bins模型,沿着这一思路,继续拓展模型参数和应用范围,研究了非对称balls-into-bins模型,该模型具有异构的balls、异构的bins,以及不同的bin选择概率。通过研究,非对称balls-into-bins模型具有优异的性质,在最大负载及负载偏差幅度方面表现突出。最后,应用非对称balls-into-bins模型,研究了数据中心网络模块内部的负载平衡,并对KMcube数据中心网络服务器节点的负载平衡问题进行了深入的研究,通过仿真验证取得了很好的实验结果,通过模型的拓展应用,该模型在负载平衡的诸多应用领域都将有广阔的应用空间。