随着网络通信技术的发展，网络应用给我们的日常生活带来便利的同时，也暴露出越来越多的安全问题。目前，网络安全主要依赖于安全产品进行处理、分析。然而，随着网络攻击手段的繁复和网络安全设备的提升，传统的安全设备所产生的大量复杂数据已经很难被网络安全分析人员有效理解、利用，在遇到网络安全故障时，更无法在短时间内给出快速响应。近年来，信息可视化技术迅猛发展，在需求推动和深入研究的基础上，可视化为解决网络安全问题提供了新思路。本文通过查阅国内外相关文献，对网络安全可视化框架、网络结构和多元可视化中存在的问题进行探索和改进。　　首先，针对网络安全数据形式复杂造成的网络安全数据可视化难点，分析网络安全数据特征，提出一种面向对象的网络安全数据描述方法；对现有信息可视化框架进行总结归纳，针对其通用性强但专用性差的特点，提出一种适用于网络安全可视化的MulElemVis(Multiple Elements Visualization)可视化框架和MVCVis(Multiple Views Cooperation Visualization)可视化模型。　　其次，针对常用的网络结构可视化方法在网络规模非常大时可视化难的问题，通过改进并查集算法、CNM算法(Newman贪婪算法)、FDA算法(Force-Directed Algorithm)和树形图布局算法，结合通信网络的结构特性，设计一种基于网络连接块视图、多层次力布局和树形图的网络结构多视图协同可视化方法。　　再次，针对现有多元可视化方法空间利用率低，无法有效挖掘网络安全数据特性的问题，提出一种视觉元素高效组合的多元可视化方法。即通过对通信内容对象、服务对象、传输载体对象多元属性的研究，设计一种多元时序可视化方法；基于权重可调节的策略改进雷达图，设计一种多元态势评价可视化方法。　　最后，基于提出的MVCVis可视化模型，选取合适的数据集，设计、实现以网络结构可视化和网络对象可视化为主的网络安全可视化，并对提出的方法进行实验对比和分析，验证改进的网络结构和多元可视化方法的有效性。