当今Internet已经成为信息化社会最重要的基础设施,随着网络规模的增大,以及它与生俱来的异构性、动态性、和非集中性等原因,Internet在信息安全、地址分配、网络感知、拥塞控制、负载均衡等方面问题日益突出。分析网络拓扑结构特性,对人们全面而深刻的认识互联网有着重大意义,掌握拓扑结构对网络安全起着极其重要的作用。优化路由策略对解决网络拥塞、负载不均衡等问题有极大的帮助,能够大幅度提高网络整体性能,更加有效的利用网络资源。研究网络拓扑特性以及优化路由策略对下一代智慧协同网络的构建同样有着重要的理论和实践意义。本文首先通过分析挖掘权威的CAIDA项目2007年到2013年七年Internet AS级别拓扑实测数据,验证了互联网拓扑无标度、小世界、高聚集的特性。其次基于Internet网络拓扑这三个特点,本文基于规则网络拓扑下拥塞模型,在无标度网络下,提出广义介数的概念用来衡量节点在网路中的重要性,建立了无标度网络拓扑下网络拥塞模型；最后在此模型基础上分析了网络中制约网络通信容量的各个要素,提出了两种路由优化方案：路由性能分布一致情况下均衡广义介数路由策略；路由性能分布不一致情况下的综合网络拓扑特征以及路由性能分布的路由策略。仿真数据说明,相比最短路径(Shortest Path, SP)和最小度数路由(Minimum Degree, MD)策略,两种路由策略无论在网络通信容量和数据包传输平均几时延上都有较好的效果。围绕着网络拓扑分析以及路由策略优化,本文主要贡献及创新如下：1.完成了对Internet AS级别拓扑随时间的演化分析。2.针对Internet网络拓扑中节点与节点在拓扑上不完全一致的特征,提出了广义介数的概念,用来衡量节点在网络中的重要性。3.分析了网络从空闲状态到拥塞状态的相变特点,利用广义介数,揭示了网络拓扑以及路由性能分布制约网络数据包传输的内在机制。4.基于网络拥塞模型,假设路由器路由性能一致情况下,提出均衡广义介数路由策略,使得网络中各节点负载达到均衡。5.基于网络拥塞模型,假设路由器路由性能不一致情况下,提出了一种综合网络拓扑特征以及路由性能分布的路由策略,使得网络中各个路由器负载能够与自身处理能力相匹配,仿真显示该路由策略有效的提高了网络通信容量。