互联网中故障频繁发生，而近些年来实时性新应用不断涌现，当前路由协议的自愈能力受到极大挑战，互联网路由面临严重的自愈性问题。路由保护是解决互联网路由自愈性问题的一类有效手段，由于其自愈效果好且部署相对容易，受到了广泛的关注。本文着眼于互联网域内和域间路由保护研究，通过建立路由保护框架来研究路由保护的基本问题，通过扩展现有路由协议来改善互联网的自愈性，主要研究内容和创新点如下：1.建立了互联网路由保护框架。给出了路由保护下的网络状态迁移模型，分析了不同类路由保护方式下数据平面和控制平面的网络状态迁移；提出路由保护模型，分析了影响路由保护效果的各种要素；建立了路由保护性能评价体系，为路由保护方案的设计提供指导。2.提出了基于关键链路的域内选择性链路保护算法。基于真实网络故障测量结果，分析链路故障特征，通过选择性地保护关键链路，很好地平衡了域内单链路故障情况下路由保护成本与保护效果。实验结果表明，该算法引入额外开销很小，在保证高保护能力的情况下可以大大降低路由保护代价，在大多数情况下能够以全保护方案40%的路由保护代价达到全保护对应网络可用率的99.9%。3.提出了面向多链路故障的代价优化域内路由保护算法。针对多链路故障下路由保护研究不足的情况，分析了多链路故障形成的原因和路由保护中的资源分配方式。在此基础上设计了多链路故障网络模型，并提出了面向多链路故障的代价优化路由保护算法。实验结果表明，该算法可以在不引入大的额外开销的前提下，保证路由保护效果，降低路由保护代价，在同时链路故障较少的情况下性能更好。4.提出了基于故障识别和随机方法的域间路由保护方法。提出了域间路由异常检测方法，仅通过数据包的来向和目的地址判断路由异常事件。为遭遇路由异常事件的数据包设计了基于路由异常检测和随机方法的两级路由保护算法，为域间结点提供多样化的升级方案。在模拟实验和真实互联网部署实验均表明，算法取得了较好的路由保护效果，对路由系统改动很小，且可以很好地支持增量部署。