随着云计算的飞速发展,数据中心规模的日渐扩大,随之带来的能耗问题已经引起了学术界与企业界的广泛关注。交换机作为数据中心的重要组成部分,承担着业务转发的任务。在数据中心中,很多交换机在大部分时间都处于空闲状态,这造成资源利用率低下,能耗巨大。如何优化网络的资源配置,提高数据中心资源利用率,进而降低能耗成为研究的热门问题。本文中数据中心拓扑结构采用胖树(fat-tree)拓扑结构,交换机采用基于输入缓存的Crossbar结构。主要研究了交换机的能耗组成、节能算法、fat-tree中的路径选择以及交换机内部的多播调度算法。本文的主要工作如下:通过分析交换机各部分的能耗,给出了端口-线卡-交换机的三层能耗模型,并对各部分的能耗进行量化处理。在三层能耗模型的基础上,提出了一种基于端口-线卡-交换机的节能算法。该算法包含端口动态开关的路由机制,基于虚拟交换队列(VSQ)的队列组织结构与基于负载感知的交换机组件开关机制。该算法根据网络中的拥塞情况,通过开关交换机、线卡和端口达到节能的目的。交换机内部使用经典的FIFOMS算法作为调度算法。在不同流量模型测试下,节能效果良好。对交换机输入端口的队列组织结构进行了改进,并将该结构用于一种低扇出分割多播调度算法。该算法将单播与多播信元做相同的处理,在随机流量模型与固定流量模型下进行测试,算法性能良好。提出了一种交换机分组动态开关的节能算法。在pod基础上,对胖树中不同层次的交换机重新进行分组。选路时采用随机路由的机制,交换机内部采用低扇出分割多播调度算法。该算法通过开关交换机达到节能效果。汇聚层交换机采取组间同步的开关方法,核心层的交换机独立开关,这样做可以在保证性能的同时开启较少的交换机。在不同流量模型测试下,节能效果良好。