作为一种崭新的计算模式,云计算将计算和存储等物理资源进行整合,通过在共享的底层物理架构上动态地部署业务,以一种高效,灵活和量入为出的方式将IT资源提供给使用者。数据中心网络作为云计算的基础架构,决定着云计算所提供的服务和应用的真正质量。随着云计算业务和应用的发展,数据中心面临着越来越多的挑战。传统数据中心网络存在可扩展性差,网络设备利用率低,能耗较大等问题。一些新型数据中心架构的提出,在一定程度上解决了传统数据中心网络存在的部分问题,但同时也带来了成本,布线复杂度,控制难度增大等新问题。与电互连相比,光互连在带宽,时延,成本和能耗等方面都具有巨大的优势,因此光互连架构获得了研究人员的广泛关注。本文首先对云计算和数据中心网络的发展现状进行总结,介绍云计算中使用的关键技术和一些典型的数据中心网络架构,以及云计算的发展对数据中心网络带来的影响和挑战。随后对数据中心中常用的光器件和光互连技术进行了分析,特别是一些典型的面向云计算的光互连数据中心架构。然后,考虑到数据中心规模庞大,构建成本较高的问题,我们设计了一种低成本的数据中心光电混合拓扑架构Cell-Tree。Cell-Tree结合了传统电交换和AWGR光交换的优点,采用电交换机和AWGR交换机连接服务器构建大规模网络。结合Cell-Tree的拓扑结构特点,我们设计了相应的最短路径路由算法。仿真结果表明Cell-Tree能实现较好的网络平均时延和吞吐性能,与同等规模的fat tree架构相比,Cell-Tree能够大大降低网络设备的数目,具有更小的设备开销。最后,我们设计了面向未来云计算环境的高性能全光互连数据中心网络架构OIT。OIT采用较小端口数的AWGR连接服务器机架形成簇结构,然后在簇与簇之间采用两层光链路互连,使该结构具有较高的对分带宽和多路径特性。仿真结果和分析表明OIT具有较好的网络平均时延和吞吐性能,能够支持不同的流量模式,且具有较小的设备开销和能耗开销,是一种较好的面向云计算的数据中心网络架构。