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对等网络应用在Internet上的日益流行，为Internet乃至整个社会带来了信息共享的革命。准确地测量、深入分析对等网络的拓扑特征，研究对等网络在各种安全事件情景中的可生存性，对于对等网络设计优化、扩展、以及提升Internet网络服务质量、增强网络安全性等方面都具有重要意义。由于对等网络大规模、自组织和强烈的动态特性，给对等网络拓扑测量和特征分析带来巨大的挑战和更多的未知，也因此越来越受到业界和学术界的广泛关注，使得对等网络测量分析发展成为一个非常有价值的研究课题。
然而，对等网络种类繁多，规模巨大，邻接关系灵活，现有的测量技术难以准确地获取其拓扑关系；作为一类自组织性的复杂网络系统，如何提取能表征网络系统特征的拓扑属性；如何利用发掘出的网络拓扑特征，评估P2P网络在不同上下文环境中的可生存性，进而找到低代价的网络性能优化方案，同时探索有效遏制对等网络中蠕虫等有害信息的扩散策略；这些问题，还需要深入的分析和研究。
本文首先阐述了对等网络测量分析的研究意义和基本问题，进而明确了本文的研究目标和基本研究路线；在分析对等网络测量和复杂网络分析等相关领域研究现状的基础上，着重研究了对等网络测量框架和策略、对等网络拓扑分析模型、可生存性评价模型等问题。主要的研究内容包括：
(1)通过对P2P网络应用协议的抽象描述和测量过程的分析，本文提出了可扩展的对等网络测量框架和策略模型。该测量模型采用基于正反馈的拓扑测量策略，分析时间上连续的拓扑快照图属性特征，依照模型中的数据准确性、稳定性评价指标，选择有效的测量结果作为输出，为后续数据分析提供相对准确、可靠的原始测量数据。通过对Gnutella网络实例的测量，结果显示，该测量框架和策略模型能够使用较少的硬件资源，获得较好的数据获取速度，采集的Gnutella网络拓扑数据稳定、可靠，能够反映Gnutella网络拓扑的本质特征。
(2)网络拓扑特征分析是对等网络测量和分析的核心问题。在测量模型的基础上，本文建立了与之密切关联的对等网络拓扑特征分析模型。该模型从基本特征和与应用相关的复杂拓扑特征两个层面分析、描述对等网络的拓扑结构，使用基本拓扑特征集中的元素描述原始的测量拓扑图，利用修改的边重画算法“再生成”具有相同基本拓扑特征、规模较小的“人造网络”，用于复杂特征的分析。而后者根据本文拓扑分析的应用目标，分析计算复杂度较高的特征。通过对Gnutella网络拓扑的案例分析，验证了该模型能够有效地分析Gnutella网络的连接度分布、关联性、聚集特性等基本拓扑特征，以及网络的可达性、鲁棒性、指纹等反映网络性能的复杂拓扑特征。
(3)拓扑可生存性分析是对等网络拓扑特征分析的一个重要应用。本文通过测量模型、拓扑特征分析模型描述的对等网络拓扑特征和获取的网络经验知识为基础数据，利用数据挖掘、网络模拟等技术手段，建立了基于游戏局观点的对等网络拓扑可生存性评价系统模型。以Gnutella网络为研究实例，在本文的拓扑特征分析模型构造的“再生成”Gnutella网络基础上，模拟分析了Gnutella网络在面临随机节点失效、恶意攻击等安全事件时，网络拓扑表现出的可生存性能。
(4)对等网络拓扑测量系统的设计和实施是对等网络拓扑测量的基础工作。在上述研究的基础上，本文设计实现了对等网络测量分析原型系统—CARS。该系统由P2P网络测量子系统(D-Crawler)，拓扑特征分析子系统(Analyzer)，以及P2P网络可生存性评价子系统(Resilience evaluation)三个部分组成。子系统之间通过流水线的方式实现任务的传递。本文从系统的整体结构、各子系统的功能组成等方面阐述了CARS系统的设计思想。