互联网正朝着高速的方向发展，大规模E-Science科学工程中产生的海量数据传输等应用对网络传输性能提出了很高的需求，而传统TCP协议机制不能适应高速长距离网络(Fast Long Distance Network，FLDnet)环境，其传输性能不能满足这种需求，因此，迫切需要对高速长距离网络传输协议性能进行研究和改进。　　 本文结合国家科技部国际合作与交流项目“中美俄环球科教网络及其应用”(项目编号：2006DFA11990)以及中国科学院计算机网络信息中心青年基金项目“高速长距离网络传输性能问题研究”(项目编号：0814061101)，针对e-Science科研应用对网络传输性能提出的需求，主要研究了高速长距离网络传输性能问题中的关键技术——传输协议。　　 本文首先分析了传统TCP传输协议在FLDnet中的局限性，然后采用实验方法对现有的各种改进协议(包括TCP改进协议和基于UDP的改进协议)作出性能评价。在此基础上，提出了TCP协议在FLDnet中的改进机制SNACK-A和一种新的拥塞控制算法CDRA算法，作为CDRA算法的一种实现，提出了一种新的基于UDP的传输协议：RTsunami协议。　　 本文主要的贡献和创新点包括：　　 1)通过实际网络测量发现了传统的互联网传输层协议TCP协议在高速长距离网络环境中传输时存在的性能瓶颈问题，并通过理论分析和实验发现了导致该问题的TCP协议有关机制的缺陷。　　 2)对高速网络TCP改进协议作出了比较全面的性能评价。采用NS2模拟实验和网络仿真实验等方法，通过改变各种网络参数，实验了各种TCP改进协议在各种不同网络条件下的传输性能，对它们作出了比较全面的性能评价，同时发现了它们的鲁棒性差以及在长距离网络中性能差的问题。　　 3)提出一种改进的错误控制和拥塞控制机制SNACK-A。针对传统TCP协议在FLDnet上的缺陷，提出了采用改进的错误控制和拥塞控制机制SNACK-A提高TCP over FLDnet的传输性能。实验结果证明该机制相对于传统TCP协议机制明显提高了TCP协议在FLDnet中的传输性能。　　 4)对现有各种基于UDP的改进协议作出了性能评价。由于TCP协议所采用的网络拥塞控制算法的固有缺陷，使得各种改进TCP协议仍然不能达到理想的传输速率，研究人员提出了一些基于UDP的改进协议。本论文通过理论分析和实验，对现有各种基于UDP的改进协议作出了性能评价，同时发现了这些协议存在的各种缺陷。　　 5)提出了一种新的拥塞控制算法：CDRA算法。目前的拥塞控制算法主要针对网络链路中间产生的拥塞，且采用的是“事后检测”机制，而高速长距离专用链路上，拥塞通常只发生在终端。CDRA算法专门针对发生在终端上的拥塞状况提出了拥塞控制机制，并采取“事前检测”机制。根据拥塞水平的测量值和动态阈值进行拥塞检测，能在拥塞发生导致丢包之前检测到可能的拥塞，从而采取相应的拥塞预防措施。　　 6)提出了一种新的传输协议：RTsunami协议。本文针对Tsunami协议鲁棒性差的问题作出了改进，提出了一种新的传输协议：RTsunami协议。RTsunami协议采用了作者提出的CDRA拥塞控制算法，有效提高了Tsunami协议的鲁棒性。实验结果证明，该协议传输速率在FLDnet环境中明显优于Tsunami协议。　　 综上所述，本文主要针对传统传输协议在FLDnet上存在的性能缺陷问题，在传输协议性能评价、协议改进等关键技术上做了大量的研究工作，提出了提高高速长距离网络传输性能的有效的解决方案。　　 本论文研究是对新一代互联网传输技术的有益探索。同时，本论文研究成果在高能物理、e-VLBI等领域的大规模科学实验在分布于全球的各个研究中心间进行的海量科学数据传输以及HDTV，e-Health等实际网络应用中具有重要的应用价值。