因特网(Internet)技术的发展日新月异,向全球用户展现出了一系列具有创造性的分布式应用成果.作为计算机处理能力提高和网络技术发展的直接产物,对等网络(Peer-to-Peer,P2P)系统已经成为占据Internet网络流量最多的新型网络应用.P2P覆盖网路由机制设计是构建P2P系统的核心问题,本文就结构化P2P覆盖网路由机制的路由本地性问题、抗扰动问题和P2P应用系统任务分配问题等三个重要方向展开了研究,提出了新颖有效的路由机制构建方案;并且结合路由机制研究的成果,构建了P2P应用系统原型--基于P2P技术的Web搜索联盟.本文的主要贡献和创新点为: (1)提出了组合逻辑空间临近路由选择算法和物理网络临近路由选择算法的路由机制,在保持Chord覆盖网低开销特点的同时,解决了Chord覆盖网的路由本地性问题. Chord作为典型的结构化P2P覆盖网,采用了逻辑空间上的临近路由选择算法,实现了覆盖网路由的正确性和可扩展性,并且具有覆盖网维护开销低的特点.然而,由于Chord的设计中完全没有考虑参与结点在物理网络上的拓扑关系,使Chord在路由本地性方面的性能很差.并且,由于Chord独特的路由机制,使得现有的路由本地性研究成果,如临近邻居选择方案和网络拓扑标识指定方案等,不能被借鉴到Chord覆盖网中来.本文将物理网络的临近路由选择算法有机地组合到Chord的路由算法中,围绕此组合临近路由选择策略构建了新的P2P覆盖网--PChord(Proximity Chord).PChord在解决路由本地性问题的同时,依然保持了Chord覆盖网开销低的优秀特点. (2)提出了能够利用P2P结点会话时间的差异性,从而优化解决P2P覆盖网扰动问题的路由机制,在较好地控制结构化P2P覆盖网维护开销的基础上,提高了P2P覆盖网的抗扰动能力. P2P结点频繁地加入和退出覆盖网,称为对等网络的"扰动"问题.扰动问题是P2P系统区别于传统分布式系统的独特问题.本文在综合P2P应用系统跟踪实验结果的基础上,分析了结点会话时间的概率分布规律,提出了新型的覆盖网路由机制--SChord(Session Chord).SChord的特点是,在依概率估计的基础上,充分发挥了会话时间长的结点在覆盖网抗扰动过程中的作用.本文从理论分析和仿真实验两个层面上,确定了SChord路由机制的具体参数和优化性能,证明了SChord能够在较好地控制覆盖网维护开销的基础上,提高P2P覆盖网的抗扰动能力. (3) 提出了能够适应P2P应用系统任务差异性,从而实施P2P应用系统任务分配优化策略的路由机制,提高了P2P应用系统的任务响应时间、吞吐率和公平性等性能指标. 任务响应时间、吞吐率和公平性等性能指标,是分布式系统设计的重要问题.P2P系统作为分布式系统的新发展,也必须优化这些分布式应用系统的重要性能指标.本文在分析了实际应用系统任务分布规律的基础上,提出了对覆盖网参与结点进行分组整合的组织方式,并构造了相应的覆盖网路由机制.从而,通过实施适应P2P应用系统任务差异性的任务分配策略,提高了P2P应用系统的性能指标.本文在Chord的基础上实现了此路由机制--VChord (Virtual Chord).仿真实验证明,VChord在闭环网络环境下实现了吞吐率的提高和任务响应时间的缩短;在开环网络环境下实现了平均等待时间和平均降速的降低,以及更好的系统公平性.