在过去的十几年里,随着以互联网为代表的网络信息技术的迅速发展,人类社会已经迈入了复杂网络的时代,人类的生活和生产活动越来越离不开各种复杂网络系统的运行。作为新兴的网络科学方向,复杂网络的研究已经深入到了自然科学与工程中的各个领域,得到了迅猛的发展,并取得了一系列显著的成果。本次毕业设计针对复杂网络领域中两个重要的问题一一交通传输与级联失效进行了深入的优化研究,这两个方向的研究对实际工程网络都具有非常重要的指导意义。真实通信网络中的信息传输离不开通信协议的调控,同样地,真实电力网络在级联失效过程中的负载重分配离不开电压电流值的计算。在考虑现实网络固有特性的情况下,将网络科学与实际工程中关注的问题有机地结合起来,是非常具有现实意义的。具体来讲,本文的主要研究内容和成果如下：(1)在真实通信网的信息传输模式下,提出了更为广泛的资源分配概念,并结合通信网中已有的拥塞处理协议,建立了传输性能最优化的凸问题。通过设计迭代式算法得到了可控的最优资源分配方案,从而有效地解决了复杂网络中资源分配这一重要问题。通过理论的推导与常用复杂网络模型下的仿真,证明了最优资源分配方案的全局最优性。(2)在仅利用拓扑信息的全局负载容量级联失效模型下,综合考虑网络的鲁棒性和连边操作的代价,分别建立两个多目标组合优化问题,用以识别网络中对级联失效的传播有促进作用和抑制作用的两类连边,从而采取最优的保护措施以削弱级联失效给网络带来的损害。这种最优保护措施从优化的新视角对网络的防护进行了探讨,起到了一定的指导性作用。(3)在真实的电力网络中,电学特性是不容忽视的基本特征。本次研究采用新提出的结合电学特性的级联失效模型,以优化电力网鲁棒性为目标建立数学优化问题,通过模拟退火算法求得最优的网络拓扑结构,并寻找到与网路鲁棒性息息相关的网络拓扑参数。此类工作对网络科学向网络工程的转变有重要的推进作用。