В диссертации предложены три класса математических моделей мультисервисных сетей: класс марковских моделей с трафиком одноадресных и многоадресных соединений, а также трафиком межмашинных взаимодействий; класс моделей установления соединения и контроля перегрузок в сети серверов протокола установления сессий; класс моделей одноранговых сетей, представленных сетями потокового вещательного телевидения и беспроводными сетями прямого взаимодействия устройств. Разработаны вероятностные методы анализа показателей эффективности функционирования мультисервисных и одноранговых сетей: вероятность блокировки запроса пользователя на предоставление услуги из-за отсутствия ресурсов на звеньях сети; задержка установления соединения в мультимедийной подсистеме мультисервисной сети; вероятность обнаружения перегрузки и вероятность выхода из состояния перегрузки сервера протокола установлений соединений; распределение отношения сигнал/интерференция в беспроводной сети одноранговых устройств.