作为网络管理的核心功能之一,性能管理包括对网络以及应用的监测、及时发现网络堵塞或中断情况、全面的性能故障排除、容量规划和有效地分配网络资源等功能,在网络管理中占有十分重要的地位。对网络进行性能管理,首先需要获得网络的状态参数。目前,人们获取网络状态参数的主要方法是网络测量。网络层析成像技术是将医学上的计算机断层成像思想引入到网络测量中,在网络边界上进行端到端的测量,根据网络边界的测量信息来分析和推断网络的内部性能。用于丢包率分析的网络层析成像技术是通过测量端到端路径丢包率来推理链路丢包率。然而,丢包率探测需要发送大量数据包,难以适应状态变化较快的非平稳网络,并且在大多数情况下即使测量全部路径丢包率也无法唯一确定每条链路的丢包率。因而需要一种高效的网络层析成像方法,既能够在非平稳网络下较为准确的测量出时变路径丢包率,又能够根据路径丢包率快速推理出链路丢包率。本文研究了丢包率层析成像技术的关键问题,提出了更高效的测量与推理方法,并通过实验验证所提出方法的正确性及可行性。主要内容包括：1)研究并总结现有网络层析成像技术的缺陷,指出了改进方向；2)针对现有丢包率探测方法在非平稳网络中表现不佳的现状,提出了一种适用于非平稳网络的丢包率探测方法,将数字信号处理技术引入,使之能够较为准确的探测出非平稳网络内的路径时变丢包率,且相比现有方法,不会额外增加网络中的负载；3)通过引入非线性规划方法,提出了一种新的推理算法,解决了现有网络丢包率推理算法性能、精度表现不佳、应用环境受限、探测困难的问题；4)通过仿真实验及真实网络的实验验证了所提出探测与推理方法的正确性及可行性,并和现有探测与推理方法进行了对比。