全球Internet的蓬勃发展,特别是移动互联网的兴起,促进了P2P技术的兴盛,以P2P技术为基础的各种文件共享、即时通信、流媒体、分布式计算程序都获得了广泛的应用,VoIP作为一种较新的网络业务得到了广泛的运用。P2P VoIP采用P2P技术来实现VoIP,充分集合了VoIP和P2P技术的优势,分布式管理用户数据,充分利用网络的资源和用户资源,解决了服务器瓶颈问题。但是,传统的IP网络采取的是尽力而为(Best effort)的传输方式,没有服务质量的保证,存在丢包、失序到达、时延抖动等情况,特别是IP网络的时延抖动成为严重影响VoIP话音质量的一个重要因素。另外,在Internet中大量终端用户位于NAT后面,给P2P的应用带来了挑战,需要采用NAT穿越技术,实现用户的端到端的媒体传输。为了解决VoIP的时延抖动问题,常用的方法采用抖动缓冲技术,但是抖动缓存技术只能消除部分的时延抖动问题同时增加了用户的端到端时延。一些新的叠加网络路由的技术被提出来,希望通过叠加网络的多路径路由来消除IP网络的时延抖动。本文主要研究了叠加网中继节点选择算法,通过选择较优的多条中继路径,从而可以优化用户面的媒体传输,消除网络的时延抖动,解决NAT穿越问题,提高端到端的QoS及用户体验。本文在NS2及PlanetLab中对各种中继节点选择算法做了大量的仿真、测试,为中继节点选择算法的设计及应用提供了一定的科学依据。最后,设计了基于中继的IMS媒体传输优化方案,为中继节点选择算法的应用,提供了很好的应用平台。