在当今的互联网络世界中,TCP/IP协议簇是计算机通信的事实标准。TCP/IP体系是基于层次体系结构的。采用层次体系结构,其出发点在于简化协议设计的复杂性。层具有封装性、隐蔽性和抽象性。随着宽带网络和多媒体技术的发展,对实时语音视频传送、网络安全,QoS等方面提出了更高的要求,TCP/IP层次网络体系所带来的矛盾也不断突出。为了保证QoS,TCP/IP协议不得不在各层(甚至在层间)打了一系列的补丁:资源预留协议RSVP、实时传输协议RTP、实时传输控制协议RTCP、IEEE802.1D协议、区分服务DeffServ。这种问题的根源在于现有网络体系结构不够合理。针对传统的层次结构网络存在的层间功能重叠和复杂的分层处理过程所带来的网络服务效率低下的问题,通过对现有网络中服务类别的分析、归纳,我们提出了服务元网络体系结构。它不同于层次网络系统结构,具有简洁、可扩展和容易实现的特点。本文阐述了服务元网络体系结构的思想,分析了服务元网络体系结构的特点,服务元的定义以及提供的服务等,详细地描述了服务元网络体系结构原型主机的总体设计,模块的划分及功能实现。在此基础上,本文重点描述了NIC服务元,介绍了NIC服务元的特点和功能。为了简化设计难度,将NIC服务元按照功能划分为三个子模块:QoS流量整形模块、NIC虚模块和网络设备驱动模块。本文分别对这三个模块进行了深入的研究,并详细地阐述了它们的实现。文章最后,对NIC服务元以及原型网络系统的功能和性能进行了测试,结论证实了理论的正确性和设计的合理性。