随着当今科技的进步与发展、网络规模在不断壮大，网络的这些特性(如分布性、复杂性、异构化和不合作化)越来越明显，这就加大了网络管理的难度；同时，人们提高了对网络服务质量的要求，基于现有网络，如何对其进行高效的监控和管理，提高网络的服务质量，是网络开发者和使用者关心和解决的基本问题，所以研究网络性能测量越来越重要。由于传统的网络测量受到种种制约因素，只能测量权限范围内的网络性能。网络断层扫描技术是被研究出来的一种新的网络测量技术，它无需了解网络的内部状况，利用在接收节点收到的相关数据，然后运用统计推断的方法对被测量网络的性能进行推断。它具有传统网络测量技术所没有的种种优点，如不需要自治系统内部节点的合作、不依赖于特定的网络协议等，这也是它能够得到迅速发展的重要原因之一。本文首先阐述了网络测量和网络断层扫描。随后对基于网络断层扫描的性能推断(丢包率、时延和拓扑)进行了介绍，包括其概念、原理和目前常用的推断方法；重点阐述了网络拓扑推断，包括测量方法、节点相关性的计算方法和基本的拓扑推断算法。接着，本文介绍了基于Manhattan距离的网络拓推断算法和HGLT算法，前者通过计算节点间的Manhattan距离作为判断兄弟节点的依据，但是它只能推断二叉树状的网络拓扑；后者不仅能推断二叉树状的，还能够推断多叉树状的网络拓扑，但是其推断的精度有待提高。针对前者只能推断二叉树状网络拓扑的缺点，本文提出了推断多叉树状网络拓扑的MDA算法。该算法首先通过计算节点间的Manhattan距离判断出兄弟节点，然后利用探测包到达节点的成功传输率判断出剩余节点中与这两个节点互为兄弟的节点，重复这种操作，直到整个网络拓扑被推断出来。另外，本文还提出了利用时延推断网络拓扑的算法——SDA算法。该算法利用“三明治”分组列车的方法探测，通过计算到达同一节点的两个短数据包的平均排队时延来推断网络拓扑。最后使用NS2仿真软件，搭建网络仿真环境，验证MDA和SDA两个算法的合理性和高效性。仿真结果表明：与HGLT算法相比，MDA算法比较明显地提高了推断多叉树状拓扑的精度；SDA算法推断多叉树状拓扑的精度也比较高。