互联网作为一个典型的复杂网络实例,对其宏观拓扑结构的特征分析及建模研究具有重要意义,受到学术界的广泛关注。近年来人们在该领域的研究取得了长足的进展,尤其是在自治系统层面(autonomous system,AS-level)。本文从东北大学嵌入式技术实验室合作伙伴—AIDA处获得大量的、权威的、长时间跨度的、实际测量的IPv6IP级、IPv4路由级和AS级拓扑数据,截取了2009年1月至2011年6月之间的数据,在此基础上采用粗粒化方法对各级互联网拓扑进行了分形特征研究。本文主要工作如下：首先,本文统计了互联网以月为单位的网络中节点数目、连接数、节点平均度、网络最大度及高度值节点、叶子节点及小度值节点、网络平均路径长度等常规特征量。在所选时间跨度下进行了演化分析,研究了各种特征量之间的关系。从富人俱乐部和聚类系数几个方面对连通性进行研究。从网络的幂律性进行了研究,论证了度分布符合PDF幂律性和CCDF幂律性,并分别对PDF幂指数和CCDF幂指数进行了演化分析,指出拓扑中“少数节点拥有多数连接”的现象随时间变化逐步增强,更加明显地体现了度分布层次化的趋势。在网络的层次性分析中,对网络核数、最高核节点数进行演化的分析,变化趋势基本一致,得出最高核节点数目的变化引起核数的波动；对核数与度值之间的关系进行分析,得出度值不大于500时其核分布符合幂律性；对网络中相同核节点的度分布进行分析,得出较低核节点的度分布符合幂律性。其次,本文提出了一种新的基于社团考虑的网络拓扑模型—CBTM模型。针对复杂网络的社团结构特性,本文提出了节点形成的子团随着网络的演化在不断地变化的观点,在网络建模中利用CNM算法对已有网络每次重新进行网络划分。通过在基本属性、度分布、网络特征路径长度、介数中心化和子团大小的幂律性质几个方面与AB模型、CBEN模型和真实的IPv6IP级网络拓扑模型的对比,得出CBTM模型能更好地模拟真实网络拓扑的结论。第三,本文对IPv4路由级和IPv6IP级拓扑进行了分形特征研究。由于IPv4路由级和IPv6IP级拓扑数据的核层次较深,本文采用k水平网络粗粒化方法进行了自相似分形变换,并分别得到了多尺度网络序列。并通过标度特性和度相关性的定性分析和分形维数的定量分析论证了网络的分形空间的边界为中k水平网络和高k水平网络的交界处。IPv6IP级数据的分形程度比IPv4路由级要低,这与IPv6刚刚发展有关。多尺度网络和真实网络具有相同的异配性,分形特征在时间的演化与高度值节点之间的互斥性强弱有关。最后,本文对EPv4AS级网络进行了分形特征研究。本文通过盒子覆盖粗粒化方法对AS级互联网进行了自相似分形变换,通过分形维数的计算得出多尺度网络均存在分形特征的结论。本文通过对多尺度网络的演化分析得知平均度值有逐渐减小的趋势,以及网络的异配性没有改变。对原始网络和粗尺度化网络的介数分析中,粗粒化之后的网络节点的“重要性”是和节点度值的“大小”成正比的,但是和节点核数的“大小”没有必然的对应关系；在紧密度的分析中,粗粒化之后的网络平均最短路径降低,节点的紧密度跟核数也没有正比关系。