随着Internet技术与应用的飞速发展，其规模日益庞大，结构愈加复杂。由于Internet的基础设施是由为数众多的ISP建设和运营的，目前缺乏对Internet整体拓扑结构的了解和认识。通过开展IP级网络拓扑测量与分析，有助于发现网络瓶颈、优化网络配置、提高网络管理水平；同时，通过对网络基础数据的分析建模，也便于发现理解网络拓扑的基本特性，辅助提高网络模拟、网络系统决策的准确性。首先，本文介绍了网络拓扑发现的相关背景、发展现状及主要的IP级网络拓扑测量技术：基于SNMP协议的和基于traceroute的测量方法。前者属于协作式测量方法，测量准确性比较高，但需要在网络管理者的协作下才能开展，并且测量范围有限；后者通过向网络注入大量的探测数据包，获得路由IP间的连接信息，无需网络管理者的接入授权，可用于Internet范围内的拓扑测量，但只能获得短时间内的网络络快照，测量准确度有限。其次，为了进一步提高多点网络拓扑测量的完整性，降低测量点数量及部署位置对测量结果的影响，本文提出并实现了一种基于第三方服务的IP级网络拓扑发现系统——thirdTrace，它有效地利用由第三方提供的、分布于世界各地的服务器作为测量源点，开展大规模网络拓扑测量。本文详细描述了thirdTrace中主要模块的设计与实现：测量点收集模块、结果获取模块、结果整理模块和图生成与分析模块，并指出这种模块化设计使得thirdTrace具有良好的扩展性。最后，比较了thirdTrace和iplane的拓扑发现能力，分析比较了两者测量的中国网络拓扑的基本特征，发现thirdTrace的测量结果包含了更丰富的网络核心链接及边缘拓扑信息，呈现更显著的非对称性、更弱的聚集、更短的距离、更不均衡的节点流量分布。此外，还比较了不同时期的中国网络拓扑，发现2013年中国网络拓扑在网络规模、聚集、节点流量分布等特征方面较2004年发生了一些变化。