随着网络带宽的快速增加和E-Science中对大量科学数据传输的需要，很多长距离高速网络相继出现，并在诸多领域发挥着重要的作用，所以对适用于长距离高速网络的网络协议研究具有非常重要的意义。“高速长距离网络传输性能问题研究”是中科院青年基金资助项目，本文正是以此为背景的。　　 而应用层是互联网体系结构中的最高层，是网络协议与用户应用程序的连接处，应用层协议性能的研究是整个协议系统中非常重要的一环。随着网络应用的日益复杂和多样化，应用层协议的研究也不断深入；而随着高速网络的发展，由于部分应用层协议诞生较早，已不适用于当今的高速网络环境，因此对应用层协议性能改进的研究也一直是一个研究热点。　　 本文对两大类应用层协议的性能问题进行了广泛而深入的研究。　　 具有安全性的应用层协议主要研究了SSH协议和TLS协议。SSH协议与很多诞生较早的互联网协议一样，都不适应当今高速的网络环境。HPN-SSH从接收窗口的大小、传输层感知、内核联动、改进加密算法的处理等方面对SSH协议进行了改进，取得了很好的效果。而对TLS协议的众多改进协议主要都集中在四个方面：RSA优化算法、减轻服务器负担、会话缓存以及系统优化。　　 第二类应用层协议主要应用在网格环境中以服务科研对数据传输的需求。这些协议包括：FSP、GridFTP、Kangaroo、Network Logistics和UDT。本文对它们进行了深入的理论研究和对比分析。　　 最后本文介绍了支持多种应用层协议的传输软件的设计与实现。该软件可以兼容FTP、UDT、UDP等多种协议，能够在一定程度上解决科研环境中对数据专输的需求。