由于IP多播没有在Internet中得到广泛部署，作为一种替代，应用层多播(ALM)目前逐渐成为Internet中提供多播服务的主要方案。应用层多播的端系统间通过单播连接构建一个逻辑上的overlav网络，在overlay网络中，端系统将收到的数据复制并转发给其他端系统。应用层多播的关键需求之一是获得高吞吐率，而获得高吞吐率的挑战因素有二：首先，端系统之间的可用带宽是异构的；其次，不同接收者在构建overlay网络时会相互竞争链路带宽。本文重点研究如何提高应用层多播的吞吐率。由于在应用层多播的overlay网络中设计数据传输拓扑结构比IP多播具有更大的灵活性，并且端系统具有比路由器更强的计算和存储能力，因此，我们使用network coding技术来解决不同接收者对链路带宽的竞争问题，用分层技术来解决接收者的异构性问题。在提高应用层多播吞吐率的研究工作中，本文取得了如下成果： (1)建立了一个混合的网络模型来描述ALM的最大吞吐率问题。该模型不仅考虑了IP层网络，也考虑了应用层overlay网络。首先利用该模型，讨论了多播最大吞吐率问题的整个体系，并以发送者提供的速率和节点对数据的操作功能为分类标准对这些问题进行分类：包括单速率多播和多速率多播，以及利用复制、转发的多播和利用network coding的多播；然后在回顾单速率多播的最大吞吐率问题的基础上，着重研究了多速率多播的最大吞吐率问题，用数学规划的方法形式化描述了问题，并证明了在IP网络和overlay网络中的多速率多播的最大吞吐率问题均为NP—hard类问题，同时给出了最大吞吐率的上界。对应用层多播最大吞吐率问题的研究为设计实际的应用层多播方案提供了指导意义。 (2)提出了一种适用于内容分发网络(CDN)的分布式复制方案。考虑到在CDN中从一台边界服务器向多台其他边界服务器复制大数据量的文件极为耗时，本文提出了一种基于ALM的方案来提高复制速度。首先形式化描述CDN中内容复制的问题，提出了用线性规划方法求解的方案，该方案以集中式的方式求解，可以获得最优的复制速度。由于集中式的方案需要预先知道CDN的全局网络结构，以及链路的可用带宽，本文也提出分布式的复制方案。该方案将边界服务器构建成一个mesh结构，并充分利用了边界服务器的计算和存储能力，在mesh中将network coding应用于复制内容，来提高复制的速率。Mesh的构建算法具有开销小的优点，适合应用到大规模的网络。实验结果表明，构建mesh结构，利用network coding传输数据可以显著减少内容的复制时间。 (3)提出了一种利用network coding的分层框架结构来解决ALM的异构性问题。在ALM的overlay网络中，发送者到各个不同接收者之间的可用带宽是不同的。本文提出了基于路径的模型形式化描述ALM的异构性问题，并且提出了分布式的方案来解决异构性。该方案利用overlay网络节点间的冗余路径，将overlay网络的数据传输拓扑结构构建成分层的mesh，并在每个mesh中传输分层编码的数据，每个接收者可以根据自己的可用带宽加入合适数量的mesh来提高吞吐率。在构建每个mesh时，为了提高链路的利用率，每个接收者使用路径相交的启发式算法来选择路径。为了消除不同接收者在同一mesh中对链路带宽的竞争，在传输数据时，利用network coding对同一层数据进行编码。实验结果表明，该方案显著提高了ALM的平均吞吐率(约50％到60％)，并且只带来少量的时延和资源消耗代价。