簡史
20世紀50年代提出了多級網際網路的概念，並在電話交換中得到套用。70年代，多級網際網路主要用於多處理器、多存儲器的並行計算機結構中。80年代，隨著寬頻ISDN的發展，人們開始廣泛地研究它在寬頻交換中的套用。
基本概念
在ATM交換系統中其傳輸部分是由交換機構（Switching Fabric）構成的。基本交換模組的規模通常比較小，很難直接適應大型交換系統的需要。大型的實用化ATM交換機需要的輸入輸出連線埠多達幾百條到幾萬條，這樣規模的交換機構，必須由大量基本交換模組（交換單元）通過特定的拓撲結構互相連線起來構成。這樣互相連線起來的交換單元的網路就構成了交換機構，常將其稱之為交換網路。
在使用基本交換模組來構造交換機構的時候存在著多種不同的方式。交換機構（交換網路）的結構除了與交換單元互連的拓撲結構有關，也與其所採用的交換單元的結構有關。根據其結構的特性，交換網路可以分為兩大類：
1 單級交換網路，是指在網路中信元從入線到出現的通路上只需要經過一級交換單元。
2 多級交換網路，信元從入線到出線的通路上需要經過多個交換單元，需要在每個交換單元中多次為信元確定輸出通路，並可能需要經過多次的排隊過程。
單級交換網路的優點是信元在交換過程中只需要經過一次排隊，因此交換時延小。但是，單級交換網路的拓展能力有限，很難構成較大規模的交換機構。多級交換網路最主要的形式就是多級互連網路（MIN）。
特點
1 MIN通常由一些相同的基本交換模組構成，基本交換模組通過特定的拓撲結構互連。基本交換模組的規模可以很小，使用規模較大的基本交換模組可以減少MIN的級數。
2允許信元並行地穿過MIN。、
3 在MIN中，信元的傳輸通路上至少需要經過兩個以上的基本交換模組，信元經過的基4 本交換模組的數量就是MIN的級數。
4入線到出線的全連通性，即任何入線輸入的信元都可道德任何一條出線。者要求在MIN中的任何一條入線與任何一條出線之間至少存在一條通路。
5 MIN內部資源的共享。MIN中的所有資源，包括基本交換模組、內部鏈路和通路等，都能被多個ATM連線中的信元傳輸所共享，而不是為某一個連線或通路所專用。
MIN最早用於電路交換網。20實際70年代中期，MIN套用到並行計算機系統中。MIN的主要優點是其規則性和良好的拓展能力，它是構成ATM交換機構最主要也是套用最廣泛的方式。
路由選擇
ATM交換需要實現的基本功能包括了排隊功能和路由選擇。其中排隊功能在基本交換模組中實現，而路由選擇則是在交換機構中需要實現的。在這裡所討論的路由選擇，是指在交換機構內部（即在ATM中）如何選擇一條從入線到出線的通路的過程。
在MIN中，路由標籤（Routing Tag）是用來表示信元傳輸通路的一種方式。首先，我們採用統一的方式對MIN中所有交換單元的每一條出線都分配一個地址編號。N×N的交換單元，對出線進行編制需要比特。當所有信元從入線到出線穿過一個MIN時。每經過一個交換單元，都把信元在該交換單元上所選擇的出現地址紀錄下來。在整個信元傳輸通路上，個交換單元所選擇的出現地址串聯起來所構成的一串數字，就成為路由標籤。
在MIN中路由標籤可以用來標示穿越MIN的一條內部的傳輸通路。給定了一條入線和一個路由標籤，路由標籤在MIN中被用作路由選擇的表示工具。
構成
現代的多級網際網路大都由多個2×2交叉連線單元構成。每個2×2交叉連線單元都有兩個輸入端和兩個輸出端，把這兩個輸入端和兩個輸出端平行連線或交叉連線起來，即可控制交叉連線單元。
圖中示出了一個8×8的多級網際網路，它有8個入端和8個出端。12個交叉連線單元分為3級，每級4個。級與級之間的這種很規則的連線方法，一般叫做“蝶形連線”。“蝶形連線”只是級間連線的方法之一。級間連線方法不同的多級網際網路常有其各自不同的名稱，如Benes網、Omega網、Banyan網等等。
圖1 8X8“蝶形連線”的多級網際網路一個多級網際網路的入端數和出端數總是相等的，並且可以表示成N=2M的形式（N為出、入端數，M為級數）。
2×2交叉連線單元是一個電子器件或光器件，在有些情況下它可能相當複雜。例如在ATM交換中，可能要求這個交叉連線單元具有存儲ATM信元和對其信頭進行分析處理的功能。由於技術的進步，已經可以把整個8×8甚至16×16多級網際網路，包括各個交叉連線單元及其連線，集成到一塊晶片上了。
原理
多級網際網路的作用是通過對各個交叉連線單元的控制來完成入端和出端之間的各種連線，使每個入端上的信息都可以送到任何一個出端上去，但是實際上仍有內部阻塞的可能。例如，當入端0和出端0相連時，入端1不能找到和出端1連線的路徑。
消除或減少內部阻塞的辦法之一是增加多級網際網路的級數，理論上講，至少有2M－1級（M足夠大時）的多級網際網路才有可能無內部阻塞。但還沒有人用實際設備證明達到2M－1級時就確實可以作到無內部阻塞。
多級網際網路的研究和一些數學分支（主要是拌隊論和組合論）密切相關。排隊論用來研究多級網際網路中的信息阻塞和延遲問題。組合論和多級網際網路之間的密切關係可以由簡單事實看出：一個多級網際網路中的入端和出端之間的連線關係，等價於組合論中的重排問題。
