随着互联网(Internet)规模的迅速扩展，以及日趋复杂化与商业化，越来越多的应用被迁移到IP网络上，如音视频交互、IPTV、网络游戏，它们对IP网络服务质量的需求也越来越强烈。然而，起源思想简单的lP路由体系在处理端到端传输时收敛慢、冗余性差、效率低的问题日渐凸显，已经难以适应越来越苛刻的网络业务的承载能力要求了。　　 覆盖网(overlay)路由不需要大规模改变现有网络架构，便能利用互联网底层的冗余路径提供性能更好、更为可靠的传输服务，已成为改善互联网路由性能的一个新研究热点。然而覆盖网络与互联网物理网络拓扑的不匹配会在一定程度上降低覆盖网路由效率。为了使覆盖网能够充分利用互联网的冗余特征，最大化覆盖网路由效率，通过获取底层互联网拓扑信息来合理构建覆盖网络的研究工作便势在必行。在对上述问题进行深入研究的基础上，本文取得了以下独创性的成果：　　 (1)面向业务和终端的覆盖网路由服务系统架构。计算机和网络技术的发展，终端主机的计算、存储能力和接入带宽的提高，促使了覆盖网中继路由技术的网络边缘化，使基于用户终端节点的流量中继转发操作成为可能。为了解决现有覆盖网技术方案在扩展性、路由灵活性以及拓扑感知方面的缺陷，本文结合网络演化趋势，提出了面向业务和终端的RCN系统架构。该系统为了克服用户终端覆盖网节点给覆盖网络带来的动态变化，借助半分布式P2P网络结构的思想，采用了分层划分、混合构网的组织方式。在路径性能探测上采用“on-demand”的路径探测方式，避免了不必要的路径探测开销，减少了主动探测给网络带来的流量压力，提高了网络扩展性。RCN系统架构在组网过程中考虑了底层路径的相关性问题，以提高在终端通信性能下降情况下，由覆盖网路径带来的性能改善效果。除此之外，RCN架构中终端可以通过对上层不同业务的识别感知，并针对业务性能的个性需求采用不同的覆盖网路由策略。　　 (2)基于覆盖网络的中国互联网冗余特征分析及度等级的覆盖网中继放置方案。针对覆盖网络研究领域中的两个问题：缺乏合适的互联网拓扑模型作为大规模覆盖网研究的实验拓扑基础，以及覆盖网中继服务器部署低效问题，本文首先对中国互联网拓扑进行了大规模的测量，并以中国互联网拓扑为窥镜，以所获取的真实通信路由为基础，探索和评价基于覆盖网络的中国互联网冗余特征。为提高互联网路由的冗余度，使每个源-目的节点对可以有效创建与默认路径尽可能相分离的冗余覆盖网路径，提出一种基于度等级的覆盖网中继服务器放置(DROP)的启发式方案，可以使每个源-目的对有效地选取一组用来放置覆盖网中继节点的位置集合。该方法受互联网异配特性和rich-club结构启发，并在基于中国互联网拓扑的仿真中得到验证，表明DROP仅使用较少的物理拓扑信息及部署少量的中继服务器节点，便可以优化整个中国互联网的冗余性和通信可靠性。　　 (3)多路径路由性能评价指标。互联网的多路径传输可通过减少突发丢包、平滑路由不稳定性的方式解决流媒体等实时业务的实时性和可靠性的传输要求。近年来，多宿主(multi-homing)和覆盖网路由技术的出现，实现了互联网上的路径分集传输(pathdiversity，即多路径传输)。由于不同的多路径结构会体现出不同的数据传输能力及路由容错能力，本文设计了一种端到端网络多路径路由性能的衡量指标MPI。该指标可以从源-目的节点对间的多条路径的数目、分离度、长度和质量进行综合的测量和评价，并可作为覆盖网多路径路由选择算法的评价指标和比较标准，从而设计行之有效的覆盖网多路径路由选择方案。　　 (4)覆盖网多路径选择方案。针对覆盖网多路径的选择问题，本文依据所提出的多路径性能衡量指标MPI，为了最大化覆盖网多路径路由的效率，设计了基于广度优先遍历队列(BFSQ)的分布式启发式算法，从自治域(AS)级的角度出发，通过运用适度的拓扑信息而选择高性能的覆盖网路径。基于多种网络拓扑的仿真实验结果表明，BFSQ算法可以为终端节点有效选取多条并行的覆盖网路径，达到了有效提高覆盖网多路径路由性能和可靠性的目的，并可在实际的覆盖网系统构建中部署实施。