互联网已经成为人类社会的信息基础设施。随着互联网内容需求的飞速增加,互联网面临巨大的流量压力,如何实现有限网络资源的高效配置,成为学术界和工业界共同关心的重要问题。互联网是复杂的计算机系统,除技术因素外还涉及经济因素,在研究网络资源配置的过程中,经济因素成为重要的考虑角度,经济模型是研究网络资源配置的有效工具。复杂场景下的多方参与者互动关系、移动场景下新型资源的高效配置仍有待进一步研究。研究了基于博弈论和机制设计的网络资源优化配置,通过博弈分析和机制设计理论研究了互联网演化中的多方参与者互动和新型资源高效分配。主要研究内容和贡献包括:1.针对P2P技术导致的互联网内容市场利益分配不均,建立了两个相互关联的博弈模型:策略选择博弈和价格决策博弈,对网络运营商、内容提供商和用户之间的互动关系进行分析。针对价格决策博弈,给出了博弈均衡的解析解;基于价格决策博弈的均衡解,分析了策略选择博弈中市场可能存在的状态,以及状态之间的转化关系和转化条件。进一步对非合作博弈下的市场状态进行了数值分析,结果显示,最终不存在共赢结果,带宽资源无法得到高效利用。2.提出了网络运营商和P2P内容提供商的合作框架,在收入、成本和利润建模的基础上进行合作博弈分析,给出了网络运营商与内容提供商之间的纳什讨价还价解,设计了具有公平性的联盟间和联盟内利润分配机制,并对这种合作下网络运营商之间的竞争进行了分析。数值分析显示,在合作和利润分配机制下,网络运营商和P2P内容提供商通过提高资源配置效率,最终利润分别提升了145%和90%。3.设计了移动运营商的异构资源(移动蜂窝网和无线局域网)综合高效利用框架,用户通过简单投标披露对资源的估值,在此基础上,设计了可替代资源拍卖机制,分别在完全信息和不完全信息下实现了拍卖机制的激励相容1?和个体理性,给出了相关证明;并分别对移动运营商利润和社会福利进行优化。实验结果显示,移动运营商利润提升了25%-40%,社会福利提高了47%。在不完全信息下,移动运营商利润和社会福利分别达到了最优目标的80%和85%。4.针对移动网络边缘存储的供需匹配,提出了供需市场的区域模型,在此基础上设计了供需预匹配算法,将初始供需信息转化为多类型可分割商品的供应和多类型商品的组合需求。在优化社会福利的目标下,设计了多类型资源的双向拍卖机制,证明了此机制满足激励相容、个体理性和弱预算平衡。为了满足以上三个特性,将不可避免地损失部分效率。实验结果显示,边缘存储交易机制下的效率达到了理论最优值的72%-91%。