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随着互联网技术的快速发展,系统域网络作为高性能计算机、数据中心的重要组成部分已经得到了广泛推广和应用。但是在高性能计算机集群或者数据中心等系统域网络中,存在网络规模庞大,内部链路繁多,网络流量行为复杂,各种应用对网络性能状况敏感度高等情况,致使系统域网络的性能测量面临着巨大挑战。为了维护和保持一个稳定且可控的网络环境,需要更加实时、精确地实施全网细粒度性能测量和诊断。因此,系统域网络的性能测量逐渐成为网络管理员和研究者关注的重要研究方向。论文在分析和总结典型系统域网络、网络性能测量指标及测量方法的基础上,确定了网络性能测量研究的具体目标,并针对网络性能测量体系结构和网络断层扫描方法展开了深入研究,给出了网络性能测量系统的设计与实现方法。本文的主要研究工作包括:1)提出了针对大规模系统域网络的性能测量体系结构MASAN(Measurement Architecture for System area Network),MASAN采用松散耦合的层次化结构,包括视图层、管理层、控制层和数据层,通过统一的测量策略生成、测量数据的管理与分析以及控制层的并发控制机制,提高了测量管理控制的性能和效率,具有较好的可扩展性。2)针对系统域网络趋向于大型化且内部链路繁多的情况,提出了基于预处理策略的断层扫描方法NTSP(Network Tomography based on the Strategy of Pretreatment),通过对实际物理拓扑的逻辑处理以及链路已知性能信息的挖掘,缩小了链路性能参数的推测规模,降低了断层扫描线性数学模型的计算复杂度,保证网络链路诊断的快速和准确性,通过模拟实验验证了该方法的有效性。3)设计并实现了网络性能测量系统NPMS(Network Performance Measurement System),该系统基于MASAN测量体系结构,采用了集中式控制和多点分布式测量相协同的机制,通过调整网络测量策略,实现了对大规模系统域网络多粒度的性能测量,降低了对目标网络的影响。通过在实际的系统域网络中部署和测试,验证了NPMS系统实际的运行效果。