Internet拓扑特征化研究是认识Internet的必然过程,是在更高层次上开发利用Internet的基础。然而,目前对Internet拓扑的了解还不够充分,这并不只是一个计算机科学问题,而是根源于缺少一个对大规模真实网络进行特征化的科学框架。本文基于最近迅速发展的复杂网络理论来系统的研究大规模IP网络的拓扑特征。复杂网络理论源自图论与统计力学之间的交叉,其主要方向之一是对所研究结构进行拓扑特征化。本文给出了复杂网络的图论特征方法,介绍并分析了多项测度,包括度分布、度相关性,聚集性,核数,介数、群落识别相关测度等等。本文从这些测度中分类出两大类测度——度相关的和路径相关的测度。根据测度定义,本文给出了计算主要特征的相关实现,计算了包括度分布熵、相称系数、传递性、介数分布等等在内的拓扑特征。本文提出了根据图自身性质的基于块—割点树的加速算法,可减少计算消耗35%~54%。本文运用上述理论与实现对中国网络和Internet的IP级拓扑进行了全面的特征化分析,揭示了多项拓扑内在规律。与CAIDA的skitter进行了全面的比较,发现skitter丢失了大量边缘网络节点,大多数特征定性上都是相似的,但定量上不同,特别是距离相关测度。本文提出了测度相关性分析技术,分析了五个主要节点相关测度之间的相关性,发现顶点度的低度部分与其他测度存在较直观的联系,而高度分布相关性较弱。