随着下一代互联网骨干带宽的不断升级和各种新型应用对网络数据传输需求的不断提高,TCP协议的拥塞控制算法在高速网络中传输效率低下的问题逐渐成为高速网络发展的瓶颈,因此研究适应于高速网络的传输协议成了网络研究的新热点。为了突破目前大多数网络拥塞控制研究中启发式算法设计加仿真试验验证的固有模式,本文通过建立和完善网络传输系统模型,并在此基础上借助成熟理论,譬如控制理论和种群演化理论来设计具体的高速拥塞控制机制和算法并逐渐加以完善和优化。具体的研究内容和结论如下:在归纳分析高速网络拥塞控制最新研究成果的基础上,本文针对High SpeedTCP协议、Scalable TCP协议和TCP协议,建立了一个通用的流体流模型来描述传输控制系统的动态行为,应用小信号线性化方法得到了系统的线性化模型,然后在此基础上推导出了系统的稳定性判据,并借助控制理论中稳定裕度的概念讨论了网络参数对于系统稳定性的影响,得出如下结论:当链路带宽和回路延时越大时,系统的稳定程度越差,而网络中流数越大时,系统的稳定程度越好。在具体的拥塞控制机制和算法设计方面,本文运用类比的方法,在种群生态学所研究的对象和网络拥塞控制所研究的对象之间建立了直观而合理的映射关系,从而成功地将一些经典的种群演化模型扩展到高速网络拥塞控制研究之中。本文首先以效率和公平为目标,提出了一种基于速率的演化模型和路由器显式虚拟负载因子反馈的拥塞控制机制,设计出了高效、公平和鲁棒的EVLF-TCP协议。然后为进一步优化高速网络拥塞控制算法的收敛性和稳定性,提出了耦合Logistic演化模型和由路由器进行显式带宽预分配的拥塞控制机制,设计出了快速收敛和全局渐进稳定的CLTCP协议。同时,本文对这两种协议的稳定性和收敛性都进行了理论分析,并通过仿真试验验证了两种协议的良好性能。