伴随着互联网的大规模发展和计算机处理能力的提高，越来越多的现今网络应用所需要占用的网络资源也随之增加，这些复杂应用的存在，导致网络的数据传送能力相对不足。 本文在进行关于网络测量的探讨之后，使用开源的网络测量工具，测量了大学课程在线系统中十二台服务器之间的网络距离与网络带宽。然后从这些实测数据出发，针对当前网络应用的新发展和中国互联网实际状况，提出了应用层路由的概念，并建立了应用层路由的图论模型，进行了深入的理论探讨，最后证明了本文提出的解决算法是问题的最优解法。 从理论模型的结论出发，本文还考虑了一般通用的分布式网络应用系统的情况。之后，结合一个实际运行的大型分布式网络应用系统——大学课程在线，说明了应用层路由的一个应用实例，并简单分析了其对系统性能的提高。