在现实生活中的许多关键基础设施上常常会爆发级联故障现象,由网络中某一个节点的失效,触发网络上其他的节点接连失效,进而引发故障在网络上的连锁蔓延,最终导致相当一部分节点甚至整个网络的崩溃,造成不可估计的损失以及灾难性后果。为应对级联故障所引发的关键基础设施网络上的灾难,及时、有效的捕捉故障规模及蔓延程度,是降低各类社会经济损失的关键所在。为此,本文针对关键基础设施网络上的级联故障问题,以有效控制级联故障在网络上的蔓延为目标,从节点和边两个角度提出与实际相符的初始负荷的定义方法,并对此做出了说明,构建出与实际相拟合的网络模型,也提出了鲁棒性合理的度量方法,探讨网络上级联故障的动力学过程,针对出现的鲁棒性异常变化的现象,提出大规模级联故障的蔓延特征及保护措施,并在实际管理领域展开相应的研究。本文的主要研究内容如下:（1）提出了网络上节点和边的初始负荷度量方法。在对网络中节点和边的局部特征分析的基础之上,认为网络中节点和边初始负荷的大小与网络中流动的流量有关,不同节点、不同边所发出的流量也不完全相同,且这些流量的移动并非完全随机而是向着某一目的地沿最短路径传输。（2）在考虑网络中节点间的差异性以及流量目的地优先选择的基础上,在重点分析网络上级联故障动力学演化机制的基础上,构建了节点级联故障模型。通过引入可调参数来控制网络的能力大小,凭借几种度量指标来衡量网络抵抗级联故障的鲁棒性,在数值分析和模拟仿真的方法下,发现网络的鲁棒性随着网络整体能力的增强呈现减弱后又增强的趋势,并从网络基本结构、网络连接模式等几个角度解释鲁棒性呈现震荡现象的原因,从而提高网络抵抗级联故障的鲁棒性。（3）在考虑网络中边的差异性以及流量目的地优先选择的基础上,构建了边级联故障模型。考虑到实际上网络中的边存在着明显的不同,通过赋予不同的权重值来定义边的初始负荷,协调整个网络使节点产生的流量与边传输的流量值相等。构建了带有可调参数的级联故障负荷模型。以提高网络整体抵抗级联故障能力为出发点,依据不同的度量指标,分析网络中边的能力与网络鲁棒性的关联性,针对鲁棒性呈现出的震荡现象,通过研究网络的结构特点找出原因,优化网络结构,探讨了提高网络整体抵抗级联故障鲁棒性的优化策略。