如今，网络已经融入到人们日常工作生活的方方面面，随着互联网的不断发展，诸如网络语音电话、在线游戏、电子商务、视频点播等实时应用业务不断涌现，对于网络故障恢复时间提出了更高的要求。而传统路由协议虽然可以解决几乎所有类型的故障，但其恢复时间过长，在重收敛完成前可能会出现丢包、延迟、环路、拥塞等一系列问题，已经不能满足实时应用业务的要求。因此，本文将研究IP网络中的故障快速恢复技术。现有的故障恢复方法主要可分为反应式技术和先应式技术两种，后者相比前者能够明显缩短网络延迟时间，减少丢包率，尤其适合用于解决频繁发生的短暂性故障，因而更具实用价值。本文主要研究的也是基于先应式技术的故障快速恢复算法。论文的主要工作包含以下几个方面：1.对先应式故障恢复技术进行了研究与探讨，提出一种针对网络单故障的快速恢复改进方法——IBP算法。该算法比较故障前后网络状态的变化，即故障组件总是将网络拓扑的最短路径树分割成多个互不连通的部分树，而能将这些部分树重新连通的可用路径就是算法生成的备份路径，随后还给出了备份路径的无环路证明。仿真结果表明IBP算法得到的备份路径平均长度要优于现有算法，与最短路径长度相差也较小，而且明显减少了故障恢复过程中的丢包数，同时算法的收敛性也可以得到保证，因而较适合应用于大规模的网络环境中。2.深入分析了网络故障恢复后可能出现的流量分配不均衡，导致链路拥塞的问题，并提出一种负载均衡方法，即建立网络流量矩阵和目标函数，借助遗传算法求解一组近似最优的链路权值。通过优化权值来合理分配业务流量，并与先应式故障恢复算法结合使用，既可实现单故障时的快速恢复，又能够有效避免拥塞，增强了故障恢复算法的可行性。3.研究了网络多故障情形下的两种快速恢复方法：RRL算法和MRC算法，并提出了一种基于最小生成树的改进算法。主要是通过给定一组合适的链路权值生成网络原始拓扑的最小生成树，从而产生第一个备份拓扑，再对其中的某些链路权值进行适当调整，以尽可能多的孤立出剩余的链路和节点，如此循环，最终生成数量较少的备份拓扑集，但同样具有应对网络多故障并发的能力。仿真结果表明改进算法充分节省了存储资源，适合应用于大规模的网络环境中。