随着互联网的快速发展,各种新型业务出现在人们眼前,这些新兴的互联网业务对于网络资源的需求越来越高,网络面临拥塞的可能性逐渐增大。在网络带宽不变的情况下,现有网络可能无法满足对于延迟敏感或带宽需求较大的应用,比如电视会议、视频点播、网络直播以及网络游戏。如何满足特定应用对于网络资源的需求,实现针对具体应用的最优路径选择是一个棘手的问题。本文提出了一种面向应用级服务质量保证的层叠网路径优化系统,该系统利用深度包检测技术以及SDN技术可以有效的优化网络应用流量在层叠网上的路径。本文的主要工作如下:首先介绍现有的有关最优路径选择的方案,分析这些方案的特点以及使用场景,为设计面向应用层服务质量保证的层叠网路径优化系统作出借鉴和参考。其次介绍了本系统使用的三个关键技术,并提出这些关键技术在在本课题中的运用。根据深度包检测技术可以探测网络中的应用流量,建立起应用层协议与IP地址的映射关系,层叠网和SDN技术相结合为实现应用流量路径优化提供了网络基础,网络路径质量探测技术为系统全面了解网络状态提供了依据。之后介绍了整个系统的架构、原理、流程以及组成模块。根据需求分析,设计和实现了该层叠网路径优化系统的控制器以及深度包检测相关的程序。并且详细介绍了该系统中不同模块的功能和流程以及重要方法和属性。最后,在实验室搭建的层叠网络中,完成了整套系统的功能和性能测试。验证了该系统的可用性和效率。