3D-Torus互连网络是互连网络中直连网络的一个重要组成部分，凭借其特有的规整性、对称性和正交性，许多高性能并行计算机已经应用它进行了设计开发。本文从3D-Torus互连网络的拓扑结构、交换机制以及路由算法等方面进行了研究，得出了一些对3D-Torus互连网络较有意义的结论。 首先，本文对应用于3D-Torus互连网络的几种常见的交换机制进行了分析对比，结果表明，无论从时延要求还是网络吞吐率来看，虚拟直通交换机制都是符合3D-Torus互连网络性能要求的最合适方案。此外，针对虚拟直通交换机制下的不同参数仿真模拟，其结论对于实际系统的设计也具有借鉴意义。 其次，本文又研究了基于3D-Torus互连网络的路由算法设计问题，重点解决单播和多播路由算法设计和实现的问题。单播路由中，本文提出了基于3D-Torus互连网络的确定性维序路由和部分自适应路由，并对它们进行了模拟仿真和比较，结果发现应用部分自适应路由可以在一定程度上降低网络传输的时延，不过部分自适应路由对结点中路由器的功能要求颇高，从而也在一定程度上加大了硬件设计的困难。多播路由中，本文提出了应用在3D-Torus互连网络上的分布式包复制多播路由算法。通过模拟分析，该算法能够大大提高传输通道的利用率，却并未对消息包的格式结构提出过高的要求。算法在设计时都确保路由时不会形成环路，所以都能够避免死锁问题的发生。 总之，对于3D-Torus互连网络的交换机制及路由算法的研究有其现实意义，如何降低网络传输时延以及提高网络整体吞吐率是这些研究的主要目标。