传统的数据中心网络多采用树形拓扑构建，但网络过载问题严重，同时采用高性能专用设备使得设备成本激增。Fat-tree网络缓解了传统树形结构的过载问题，降低设备成本开销，但仍无法克服树形网络扩展能力受限的固有问题；Fat-tree网络下行链路唯一，不利于下行路径容错。另外，数据中心网络具有多租户特性，可以支撑多个虚拟网络，但现有资源分配策略难以保证服务质量，资源利用率普遍低下。因此，本文研究的重点之一即是如何设计一种继承Fat-tree拓扑优点且克服Fat-tree拓扑缺陷的网络架构，以适用于构建数据中心网络；同时，设计一种能够优化网络资源配置，保证用户服务质量的虚拟网络映射算法也是本文的研究重点。本文首先对数据中心网络发展现状进行了总结，指出数据中心网络的特性需求，并详细介绍了典型的拓扑架构。接着对现有虚拟网络映射算法的优缺点进行总结。然后设计了一种基于模块化的数据中心网络拓扑架构Torus of Fat-tree(ToF)，旨在解决Fat-tree网络扩展能力受限于交换机端口数量及下行链路缺乏动态选择性的问题，同时给出三种网络扩建方式以支持网络规模的灵活扩建。另外，为提升网络性能，设计了一种分布式路由算法。最后基于OPNET完成仿真性能验证，结果表明，ToF具有良好的网络吞吐、时延性能，同时能够很好地支持局部流量通信模式，适应于构建数据中心。在此基础上设计了一种基于用户优先级的虚拟网络映射算法，用以保证用户服务质量，并给出了模型求解算法，最后构建验证系统，对映射模型的性能进行评估，通过系统验证，虚拟网络映射模型能够很好地满足不同用户的服务需求，实现资源的优化配置，提升资源利用率。