随着“开放网络”与“网络中立性”概念的提出,网络服务提供商(Internet Service Providers,ISPs)理应为用户提供公平、非歧视的网络服务。但是出于利益,在网络资源分配以及骨干网络服务中存在着资源的垄断以及对用户的不公平对待,也就是违反中立性问题。面向二级频谱市场的拍卖机制可以保证网络资源分配过程中的中立性;保证骨干网络中的中立性最重要的就是让用户可以独立进行诊断网络中立性诊断。针对上述问题,本文提出了真实的双向可重用频谱拍卖管理机制RTDA与基于HTTP与中立性敏感路径松弛的ISP级网络诊断方案HIDA。RTDA在保证了中立性与真实性的同时,也利用时间与空间频谱重用提高了频谱利用率。HIDA提出了地理位置级别网络映射中的路径松弛方法以及基于动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)的路径匹配方法,帮助用户发现合适的Web服务器来代替层析诊断中的观测点服务器,从而利用尽可能少的资源进行基于网络层析技术的中立性诊断。RTDA实现了拍卖机制设计所要求的经济鲁棒性,并使用博弈论进行了证明;HIDA可以对网络路径进行正确合理的划分与松弛,从而进行用户层面的诊断。在实验中,RTDA相比于其他分配机制实现了更高的频谱利用率;HIDA的路径匹配方法比基于IP地址的路径匹配方法提高了2.13倍,同时在服务器发现中也降低了25.2%的查询次数。本文还进行了拓展性的测量实验,揭示了ISP之间数据交换的特点与路由策略,也为HIDA的性能验证提供了实测的数据。