多拓扑路由技术通过为IP路由器预配置备用路由表,可以实现IP网络的快速恢复。随着IP网络中承载的业务种类越来越多,业务流量越来越大,对IP网络的可靠性,QoS支持能力,业务量工程能力的要求越来越迫切。在这种情况下,发展以IGP为基础的解决方案,使之既能满足上述要求,又对现有基础实施的改动最小,成为业内追求的目标。正是在这样的背景下,MTR的出现受到了极大的关注。针对多拓扑路由在多层IP网络中研究不足的现状,本文首先探讨了多拓扑路由在多层IP网络快速恢复中的应用,提出了两种生成备份拓扑的启发式算法以及一种可以减少IP层备份拓扑数目的重路由算法。展示了这两种启发式算法的性能及其与求解ILP模型得出的最优解的差距。对于重路由算法,研究了IP层链路的物理路由的均衡程度对于备份拓扑数目的影响。通过仿真结果的对比分析,展示了重路由算法的性能及其与IP层物理路由“均衡引导”的可结合性。其次,探究了多拓扑在流量工程中的应用:通过合理设计各个路由拓扑的权重,来达到流量叠加后最大链路利用率最小的优化目标。提出了一种将业务量均摊到多拓扑的联合权重优化方法,在初始路由拓扑权重的基础上,重新规划部分链路权重,以降低网络的拥塞程度。同时也探讨了更改路由拓扑数量对流量均衡的影响,通过仿真可以看出,在路由器上备份少量路由拓扑即可获得较大的性能改善。最后,讨论了如何在链路失效时,既保证路由器能够本地无时延的切换到相应备份拓扑,又能使业务量在全网尽可能的流量均衡。提出了一种基于单链路失效的多拓扑流量均衡算法,通过改变备份拓扑中的链路权重,使得在单链路失效的情况下,全网业务量依旧比较均衡的目的。对比了基于多拓扑与单拓扑在单链路失效情况下的最大链路利用率,并展示了通过备份少量拓扑即可获取较好的网络抗毁性能的可行性。