大数据的发展与物联网和云计算息息相关,如何采用一个好的网络拓扑结构将物联网和云计算相关的数据中心架构中成千上万的服务器、存储器、路由器、交换设备、计算机系统互连在一起（称为互连网络）,使系统能够高效稳定地运行是目前要解决的核心问题之一。互连网络在实际运行中难免会发生各种各样的错误,例如路由器、交换机、通信链路等发生故障,故考虑网络的容错能力具有重要意义。对于一个给定的互连网络,最多能容忍多少个结点和连线同时发生故障,而剩余的子网络中每个结点之间仍能继续保持通信,称这种可靠性为容错性。高可靠性的互连网络一直是网络设计者追求的重要目标之一。网络的嵌入能力是衡量一个互连网络性能的重要特征,它决定了一些基本的网络例如:路径、圈、网格、树等能否嵌入在这个网络上高效的运行。网络的容错泛圈性和容错泛连通性是度量网络发生故障时是否仍然可以嵌入任意长度的圈和任意长度的路径,在实际问题中有广泛应用。本文主要研究了几类超立方体变型网络的容错汉密尔顿连通性、容错泛连通性以及容错边泛圈性。主要研究内容如下:（1）对n-维扭类超立方体相似网络THLNs的容错汉密尔顿连通性和容错泛连通性进行深入的研究,证明了以下两个结果:当错误元素数目IFI≤n-2时,THLNs中除弱点对（对任意给定的F,如果存在弱点对,至多只有一对）之外,任意非错的点对之间都存在一条无故障的汉密尔顿路径。当错误元素数目|F|≤n-2时,对l（2n-1-1≤l≤|V（THLNs-F）|-α-1）,任意非错的点对之间都存在一条长为l的无故障的路径。其中当点对为弱点对时,α=1;当点对为正常点对时,α=0。这两个结果把扭类超立方体相似网络THLNs的汉密尔顿连通性与泛连通性的容错数目从n-3提高到n-2,在不对图中任意顶点的邻域添加限制时,容错数目的上界是紧的。（2）对n-维增广立方体AQn的容错汉密尔顿连通性和容错泛连通性进行深入的研究,证明了以下两个结果:当错误元素数目|F|≤2n-3时,AQn除弱点对（对任意给定的F,如果存在弱点对,至多只有一对）之外,任意非错的点对之间都存在一条无故障的汉密尔顿路径。该结果把增广立方体汉密尔顿连通性的容错数目从2n-4提高到2n-3,在不对图中任意顶点的邻域添加限制时,容错数目的上界是紧的。当错误元素数目IFI≤2n-4时,对l（max{d+2,4}≤l≤|V（AQn-F）|-1）,AQn中任意非错的距离为d的点对之间都存在长为l的无故障路径。该结果把增广立方体泛连通性的容错数目从2n-5提高到2n-4,容错数目的上界到目前为止是相对较优的。（3）对n-维莫比乌斯立方体MQn的容错边泛圈性进行深入的研究,证明了以下两个结果:当错误元素数目|F|≤n-3时,对l（6≤l≤|V（MQn-F）|）,MQn-F中任意非错的边都在长为l的无故障的圈上。当错误元素数目|F|≤n-2时,对l（7-i≤l≤IV（MQn-F）|）,MQni-F（i=0,1）中任意非错的边都在长为l的无故障的圈上。上述两个结果把|F|≤n-3时,MQn边泛圈性圈长度的范围从2n-2 ≤ l≤|V（MQn-F）|改进为6 ≤ l≤|V（MQn-F）|,把|F|≤n-2时,圈长度的范围从2n-1 ≤ l≤|V（MQni-F）|改进为7-i≤l≤|V（MQni-F）|（i=0,1）。在错误元素数目分别为n-3和n-2时,圈长度的下界是紧的。研究结果表明当扭类超立方体相似网络THLNs、增广立方体AQn、莫比乌斯立方体MQn作为数据中心网络拓扑结构时,具有更好的可靠性和健壮性,将对互连网络的设计、网络性能的定量分析和评估有重要的理论指导作用,将为高效稳定节能的新型数据中心网络拓扑结构设计和下一代超大规模超级计算机系统的互连网络设计提供进一步的理论基础和依据。