互联网在人类社会生活和日常工作中扮演着越来越重要的角色,已经成为推动社会发展的巨大动力。然而,由于互联网原始设计考虑不足,传统互联网逐渐暴露出了许多弊端,诸如安全性差、可靠性低、可管性弱等问题。为此,在科技部973项目“一体化可信网络与普适服务体系基础研究”的支持下,本文结合项目组前期成果,对一体化网络在资源存储、检索和数据传输方面的有效性、可靠性和安全性、以及移动性支持等关键技术及其建模分析展开研究。本文首先对传统网络进行实测分析,展示现有网络中存在的安全性和可靠性问题。针对上述问题,本文基于973项目设计的一体化网络的两层架构,结合云计算技术和多路径技术设计了一种改进架构,目标是消除传统互联网在安全性、可靠性等方面存在的缺陷；其次,为了更加快速有效地进行资源检索,本文在普适服务层为一体化网络设计了一种新型名系统并进行了可靠性分析；最后,本文对一体化网络的传输性能和移动性能展开研究,展示了改进网络架构的高性能。本文主要研究工作与创新点可归纳如下：(1)针对现有网络中对互联网用户网络帐号的注册行为以及移动网络彩信的使用行为和存储规律进行了测量分析。首先,通过对现有互联网用户网络账号注册行为进行分析,发现用户密码较短且复杂度低、且用户名和密码具有较强的相关性,导致账号易于被破解、用户信息在存储和传输过程中容易丢失或被窃取。其次,对传统移动网络中的彩信数据进行测量分析,主要发现：彩信的收发服从幂率分布,相对收发终端之间存在应答效应,彩信的大小受到严格限制,相应数据在彩信中心的存储时间也较短,这大大降低了用户体验。(2)针对现有网络普遍存在的安全性不高,存储和传输效率较低等问题,以安全可靠高效为设计目标,本文针对973项目提出的一体化网络架构做出进一步改进。在一体化网络两层结构的基础上,做出如下改进设计：在普适服务层优化了资源存储架构,引入云计算技术用于资源的注册与检索,使得网络资源的获取可以不受时间和地点的限制,同时也提升了网络的可扩展性；在交换路由层,提出了多路径传输模式,支持传输实体之间的多通道传输,增强了传输的安全性和数据的保密性,同时可以缩短数据传输所需时间。通过理论分析和仿真表明改进后的网络结构在安全性、可扩展性及可靠性方面都具有优势。(3)针对现有树状名系统负载不均衡、易受DoS攻击等缺点,和提高用户快速发现并获得网络资源的性能需求,本文在一体化网络的普适服务层设计了一个新的区域性的名系统。提出了一种基于多路径技术结合Chord算法的名系统解决方案,将一个名字注册多份并且用户可从多个服务器同时收到反馈信息,从而提高了系统的可靠性和时效性。然后,针对该名系统建立了可靠性模型,推导了服务成功率,分析了系统可靠性。理论分析和仿真结果证明了基于多路径技术的新名系统具有高可靠性。进一步对普适服务层的全局名系统进行了分析,得出影响该系统可靠性的重要参数,为设计更加合理的网络架构提供了参考。(4)为了检验改进后的一体化网络的可靠性和移动性能,本文通过建模和数据仿真对一体化网络的上述性能进行了分析。首先,对一体化网络交换路由层的多路径传输性能进行了分析,建立了路径故障恢复的可靠性模型,仿真结果表明多路径传输机制可以极大地提升通信成功率和数据传输的可靠性。然后,通过实测比较了一体化网络与传统互联网在移动性方面的性能,发现在切换频率相同的条件下,一体化网络在丢包率和延时等方面性能都明显优于传统网络,可以很好地解决移动环境下连接持续性问题。