以TCP/IP协议为基础的互联网得到了迅猛发展和广泛应用,已经并正在改变着人们的工作、学习和生活方式。而网络服务质量、可管理性、网络模型等对互联网的进一步发展提出了挑战。由于互联网固有的异构性、复杂性、开放性和动态性等特点,以及网络及其应用的飞速发展,人们迫切需要对网络行为有透彻的理解,可以对网络整体进行监测管理和建模,保障服务质量,特别是端到端服务质量。端到端互联网性能监测技术的研究将为互联网的科学管理和有效控制、科学规划和合理利用、高效的协议、设备、应用的开发及部署提供科学依据和有力辅助。本文对端到端互联网性能监测技术进行了深入调研,回顾了技术发展历程,分析了性能监测指标体系的定义,测量方法的分类和评价标准,总结了已有大规模端到端互联网性能监测系统的研究进展、特点等,针对高效、准确的指标测量方法,测量实现协议差异,测量系统设计等问题进行了深入研究并取得如下创新性成果:1)提出了高精度的端到端时延测量方法对在通用PC实现的时延测量方法分析发现,由于存在时钟误差、位置误差其精度较差。提出一种改进的时延测量方法,以TSC寄存器计数取代系统时钟计时,减少了测量的时钟误差;修改系统内核,将时间戳记录位置由应用程序转移到网卡驱动,减少了测量的位置误差。该方法测量结果稳定,对系统吞吐量基本无影响。与传统方法相比,可显著降低测量误差。该方法基于通用PC架构,测量成本低,适于普遍采用。由于端到端最小包时延的可测性对该方法精度有较大影响,亦以仿真为手段定量分析了在不同路径长度下最小包时延的可测性,并提出一种基于仿真分析的最小时延测量方法。在互联网的实际测量表明该方法能以较小的测量开销获得较准确的最小时延测量结果。2)提出了基于泊松采样的端到端时延变化测量方法基于路径排队模型,发现时延变化对负载的反映受探测包发送时间间隔影响;因参考时延选取不当及采样方式限制,现有方法所测时延变化只粗略反映路径负载。提出了泊松包对采样方法,选取探测包对前后包互为参考时延,增强了时延变化反映路径负载的能力;调整探测包对的采样方式为泊松包对采样,避免了通常周期采样、泊松采样等采样方式的限制。同时基于路径排队模型,确定了探测包对发送时间间隔的下界。3)提出了低开销的端到端路径容量测量方法