层次式交换网络是一种适应下一代互联网的基于IP交换的新型网络体系结构，克服了现有互联网的网络结构无序、网络行为不确定、通信路径不确定、IP地址结构无序、难以实现服务质量保证、缺乏底层自愈能力、难以实现组播和多宿连接、骨干网核心设备易受攻击、网络安全难以保证、网络可管理性差、设备越来越复杂昂贵等等缺点。层次式交换网络的原型系统已经在IntelX86平台上被实现，已经初步验证了层次式交换网络在理论和逻辑上的正确性。但是，层次式网络是被设计来替代现有的互联网络的，层次式网络交换机将来会被部署于骨干网络之上。因此，层次式网络交换机必须是能够达到数个Gbps的线速处理能力的电信级交换机，但这显然是基于Intel X86平台的原型系统所无法实现的。因此，我们提出了以网络处理器作为硬件平台的层次式网络交换机的设计方案。　　 本文的许多工作是在钱华林研究员和葛敬国博士的带领下，层次式交换网络研究小组成员共同讨论的结果。本文作者作为小组成员之一，参与了以下两个方面的工作：　　 1)提出了基于网络处理器的层次式网络数据平面的数据处理框架。　　 2)设计和实现了数据包验证模块、组播转发模块和负载均衡模块。数据包验证模块是数据包进入层次式网络交换机以后所经历的第一个真正的处理模块，该模块负责根据路由器要求协议RFC1812的要求，验证数据包的合法性。组播转发模块使层次式网络交换机支持组播服务，它是由两个子模块组成：组播表查找模块和数据包复制模块。负载均衡将指向逻辑链路的流量均匀地分布到逻辑链路所包含的所有外部物理链路上。　　 上述两个方面的设计都已经在仿真试验环境上进行了实现，试验结果基本符合设计的需求。当然，目前在实现中还存在一些需要改进的地方。例如，没有对数据结构在分级存储体系结构上的不同分布情况进行充分的测试，因而所取得的结果有可能不是最优化的，这些改进都将是下一步工作的内容。