计算机网络的高速发展和广泛应用，提供了丰富多样的业务服务和网络应用，满足着人们工作、生活的多方面、多层次的需求。而支撑和实现这些业务应用的一项关键技术就是基于网络协议的通信，任何一种端到端的网络应用交互最终都需要依靠不同的网络协议进行沟通和交流，这也使得网络协议不断发展变化，复杂多样。 通过在TCP/IP协议的最高层，即应用层进行网络协议分析和识别，是实现更细化的网络应用监控和网络安全管理的基础和前提。为此，本文在对网络应用中多种各具功能的应用层协议交互特点的分析和对协议数据流捕获方法技术研究的基础上，重点研究和探讨了应用层协议的分析和识别技术，总结了当前应用层协议识别中的困难与问题，在对多种典型的和新型的应用层协议实例分析研究的基础上，提出了一种高效的、优化的协议识别算法，设计开发实现了一个具有开放性、可扩展性、功能独特的网络协议识别系统。该系统共由9个功能模块组成，实现了网络数据包采集、数据包重组、协议分析和识别、数据统计、协议连接显示、保存等功能，从而提供了对已知或未知应用层协议识别和分析的平台。通过进行该系统协议识别成功率测试和改善性测试，以及与网络捕包分析工具Sniffer的区别比较，进一步证明了系统具有的多种功能特性。 此外，还深入讨论和研究了应用层协议特征的规范化描述和与模式匹配方法的区别，最后讨论了协议分析技术在入侵检测系统中的作用和应用。