物联网能提供无处不在的链接和安全可控乃至个性化的服务,这使得它拥有非常广泛的产业应用,并被称为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮。但是时至今日,物联网的研究还处于起步阶段,在物联网的开发与普及过程中还存在着多方面的挑战,如IPv4地址的耗尽、物联网海量数据快速交换的瓶颈、物联网末端网络协议的优化等。因此,研究物联网海量数据快速交互机制以及其末端网络对物联网应用的开发和普及来说意义重大。本文首先阐述了物联网的体系架构、核心技术以及面临的主要挑战和本文涉及的抽象代数、离散数学、多级互联网络MINs和Grover搜索算法等相关理论知识；然后详细阐述并比较分析了几种主流的数据交换设备和一些非主流的数据快速交换机制；最后针对物联网面临的IPv4地址耗尽、海量数据快速交换和末端网络路由优化这三大挑战进行了详细的研究和适当的改进。针对IPv4地址耗尽的问题,本文设计了IPv4跟IPv6之间的简单地址转换机制,使得数据快速交互平台具有兼容性。针对海量数据快速交换的问题,本文设计了一个基于统一代数的数据快速交互平台,然后对路由器和数据快速交互平台分别组成的随机网络进行了性能仿真。由仿真结果可知,与路由器相比,该数据快速交互平台具有更快的数据交换速度和更低的丢包率。针对末端网络路由优化的问题,本文设计了两种针对MANET网络的路由协议,分别为基于最小费用最大流的高稳定度路由协议和基于Grover搜索算法的QoS路由协议。由仿真结果可知,与DSR协议相比,这两种路由协议具有更好的性能。