覆盖网络是重叠在现有网络上的虚拟网络，由分布在Internet上的一些覆盖节点和它们之间的逻辑链路组成。它实现方便，不需要大规模改变现有网络架构就可以提供更高的服务质量。Spines是源代码开放的通用覆盖网络，采用逐跳传输协议和实时恢复协议能够很好的改善实时传输的时延、抖动和丢包率等特性，支持对QoS有较高要求的实时多媒体业务，可以用于进行网络协议的开发和测试，提供用户需要的应用服务。覆盖网络自组织结构是本文的研究重点。本文首先介绍了Spines覆盖网络的软件架构、主要协议和实现的主要功能，并阐述了Spines在NS2上的网络仿真平台的建立过程。然后结合结构化P2P的分布式哈希表技术，提出了Spines覆盖网络的自组织结构，实现了节点的动态加入和离开网络，这大大增加了Spines覆盖网络的健壮性和可扩展性。理论分析及仿真说明该结构能够适应动态变化的网络拓扑，可以随着节点的加入离开进行路由更新，能够找到合适的路径进行路由，且产生的开销不是很大，具有较好的自组织性能。接着针对Spines的自组织结构研究了动态QoS路由问题。在结合现有覆盖网络QoS路由算法基础上，提出了在覆盖链路带宽和节点处理能力受限下的动态QoS路由算法BDQR。该算法重点考虑了链路的可用带宽、节点处理能力、传输时延等QoS度量值作为尺度，并通过路由代价计算找到最佳路由。通过仿真及对比其他几种路由算法得出，BDQR算法具有更好的QoS满意率，能较好的均衡网络资源，并具有较好的传输性能，能够实现在动态变化的覆盖网络中进行数据的逐跳可靠传输和实时传输。