现代社会非常依赖于Internet这一典型复杂系统的功能。然而,在Internet中,频频发生的级联性灾难和故障,严重威胁到了它安全运行,对人类社会造成了巨额经济损失和极其不利的影响。因此,由级联故障行为导致的Internet安全性问题引起了国内外许多学者的关注。在吸收现有研究成果的基础上,本论文主要从复杂网络角度出发,紧紧围绕流的动力学过程,对真实Internet中由攻击引发的级联故障进行深入分析与理论建模,重点剖析网络的多尺度拓扑与负载分配对级联故障行为的影响,为设计和优化Internet提供参考。论文的主要研究成果如下:1.基于真实的Internet,采用节点度的幂函数来表示节点初始负载,并应用负载局域择优重新分配原则构建了局域负载下带有可调负载参数的级联故障模型。研究了两种攻击策略下Internet的级联故障行为。仿真结果表明,存在一个负载参数的关键阈值,即当负载参数大于这个阈值时,攻击大度的节点比攻击小度的节点更易导致大规模级联故障;当负载参数小于这个阈值时,攻击小度的节点反而更易导致网络的全局崩溃。该阈值不同于以往用传统理论复杂网络模型模拟真实网络下的结果。2.通过构建不同类型的零模型,提出一种新的方法,分析了真实Internet的拓扑和级联故障之间的关系。考虑网络实际的拓扑特征,零模型首先将原始网络转换为替代现实拓扑的一系列模型网络。然后考虑负载局域择优重新分配规则和最短路径流的路由规则,分别在局域负载和全局负载下探讨了所构建的级联模型在不同拓扑网络上运行的结果。结果揭示了不同负载条件下,网络微尺度特性(如度分布,同配性和聚类性)和中尺度特性(如富人俱乐部和社团结构)对级联破坏的影响,其中存在不同于传统分析方法下的研究结果。该结果的有效性在对多个真实网络的分析中得到了验证。本研究证实了所提出方法的重要性,并表明了考虑网络的负载传输策略,合理调整其拓扑特性,能大大提高网络抵制级联故障的鲁棒性。