互联网最初的OSPF和BGP等Internet路由协议主要被设计来提供端到端的“尽力而为”服务,这些协议通过利用分布式的自治协议提供到达目的子网的单一路径。然而互联网流量的指数式增长与越来越广泛的服务场景使得上层应用对底层网络链路带宽、端到端时延、可靠性等指标都提出了新的要求,为了持续向上层提供服务,运营商不断的部署新的网络设备,铺设更高速度的底层链路。传统的路由协议已无法充分利用规模越来越大的网络结构,同时也难以向上层业务提供灵活的传输服务。多路径传输为底层网络传输提供了一种新的思路,它充分利用了单个链路上的空间和时间复用能力,可以作为带宽聚合、最小化端到端时延、提高鲁棒性等网络功能的实现技术手段。由于路由设备的多网卡接口实现,自治系统ISP的多宿主机部署方式,使得Internet拓扑天然具有多路径的特性,因而在现有网络中实现多路径传输是可行的。从微观时间角度观察,网络中的报文并不是均匀分布,而是有突发性的“火车式行为”,即Flowlet现象。本文提出了以Flowlet为传输单位的多路径路由系统。本文主要工作和贡献如下:第一,利用Flowlet之间的时间差,抵消了多路径传输时不同路径之间的延时差,从而解决了多路径传输中的报文乱序问题。第二,通过在IP报文TTL字段嵌入标签信息,能够在现有IP网络中实现多路径路由系统且不影响原来的路由方式。第三,设计并实现了微流标签转发系统,使用源路由、标签转发、触发更新等技术解决了多路径传输中的路由控制、时钟同步、控制信息分发与更新等问题,在兼容现有网络协议的基础上实现了一套灵活的多路径路由系统。通过对系统的测试验证了该多路径路由系统在提高网络带宽、抵抗链路波动、故障规避、降低报文乱序率等方面有明显的优势。