随着现实世界中网络结构愈加复杂化、异构化,以及网络业务日趋多样化,以信息物理融合系统为代表的双层耦合网络逐渐取代了结构和功能单一的“个体”网络。但是,两层网络之间的深度耦合和彼此的差异化也带来了一系列的问题,比如网络中的单一故障会利用彼此之间的强耦合关系使故障互相转化,从而引发更加严重的级联故障;网络中某些业务流与节点相互关联,这种关联会加剧故障的跨区域传播。传统的复杂网络鲁棒性分析大多基于节点对或节点簇之间的关联,一方面很难刻画业务流对网络鲁棒性的作用效果,另一方面在鲁棒性优化层面,没有考虑基于流的管控策略,具有一定的局限性。针对现有研究存在的不足,本文立足于复杂网络理论,基于节点和流的关联,探究分析了双层耦合网络的鲁棒性,并对双层耦合网络鲁棒性优化和保护措施提供了合理化建议。主要研究内容如下:首先,本文搭建了基于节点和流关联的双层耦合网络模型,并基于生成函数思想对其故障传播过程进行了描述。通过对故障传播后剩余网络中最大连通片的占比进行仿真分析,本文发现:节点和流的关联性一方面导致了两层网络之间的拓扑结构化差异,另一方面也导致了在故障传播过程中,两层网络内故障传播强度对整个系统稳定性和安全性影响程度的差异性。通过与传统双层耦合网络研究的结果进行对比分析,本文发现在故障传播的各个阶段,基于节点和流关联的故障传播都能够加剧故障的传播,极大地影响整个系统的鲁棒性。接着,以基于节点和流关联的双层耦合网络鲁棒性分析结果为基础,本文对网络的保护措施和鲁棒性优化方案进行探究。针对级联故障中的失效流,本文采取了五种不同的流管控策略,降低基于节点和流关联的故障级联失效的强度,旨在提升网络的鲁棒性,并基于仿真结果,提出合理的鲁棒性优化建议。本文发现,即使能够高度契合某些流管控策略,BA无标度网络存在的度数较大的节点仍会加剧故障的级联失效强度,对网络鲁棒性造成负面作用;通过采用Dijkstra策略和不重复访问节点的随机游走策略,可分别显著提升基于节点和流关联的BA+BA耦合网络、基于节点和流关联的ER+ER耦合网络的鲁棒性。