随着计算机网络技术和多媒体技术的迅猛发展,以视频会议,远程教育为代表的具有多播传输特性的多媒体业务不断涌现,并已在校园网和企业网中得到广泛的应用。多媒体多播业务发展的下一个重要阶段是实现在Internet环境下的部署和应用,这也是不断增长的用户需求驱动下的必然结果。传统的IP多播由于技术、市场两个方面的原因,很难在Internet上实现真正的部署。正是在这一背景下,多播服务研究领域的学者们考虑将多播功能从传统的网络层迁移到应用层来实现,应用层多播技术就是这样一种IP多播的替代方案。应用层多播是将多播功能从路由器转移到端系统,由端系统负责实现所有的多播服务功能,包括多播组的表示、组成员的管理、多播树的构建、多播数据的复制和转发等等。所有多播组组成员构成一个叠加在IP基础网络上的覆盖网络,然后在这个覆盖网络上运行特定的应用层多播路由协议,构建应用层多播数据转发树。本论文主要研究基于覆盖网络的应用层多播系统,侧重于原型系统的整体设计实现,以及面向多媒体应用的应用层多播逐跳拥塞控制两个方面。论文详细的研究和实现工作如下:分析当前应用层多播研究的现状,系统总结在系统体系结构和应用层多播路由协议方面的研究成果,阐明了基于代理服务器体系结构在商业化运作方面的天然优势。基于面向直播类型的流媒体应用,支持较大多播组用户规模以及在应用层提供一定程度的服务质量保证等设计因素的考虑,本文提出了一种新的基于P2P覆盖网络和树优先应用层多播路由协议复合构造的HMT-ALMS系统设计。为了适应覆盖网络节点之间虚拟链路带宽资源的动态变化,面向流媒体应用,在媒体数据采用单层的自适应编码方式下,本文提出了基于速率的应用层多播逐跳拥塞控制(RHBHCC)方案。该方案在跳内采用成熟的端到端拥塞控制机制,在跳间采用上下游速率的自适应调整。根据HMT-ALMS系统设计,实现了原型系统,并在此基础上开发了面向网络直播类的流媒体多播应用。该原型系统基于代理服务器的系统体系结构,分为接入网络和覆盖网络两个组成部分。在接入网络部分,系统整合了服务定制功能,客户端可以根据自身需求的特点定制服务;在覆盖网络部分,系统整合了基于速率的应用层多播逐跳拥塞控制方案,达到了对链路资源的自适应调整以及对其他应用的公平性要求。对原型系统的测试,功能测试结果表明系统各个功能模块运行正常,达到设计目标。在对星型和链型两种典型拓扑结构下的性能测试,表明该系统能够支持较大用户规模的多播服务,并能提供较为满意的服务质量。