伴随着网络技术的快速发展和主要网络应用从传统端到端的信息交互向内容的分发与获取及信息服务的转变，传统网络架构面临如可扩展性差、灵活性低、缺乏安全性等诸多问题。在此背景下，信息中心网络(Information Centric Networking，ICN)研究目前已得到广泛的关注。其采用以信息为中心的架构设计，将网络关注的重点从哪里获取信息转变为用户和应用所更为关心的信息本身。ICN的核心要素之一为网络内节点具备缓存的能力，网内缓存可以有效提升ICN网络性能。研究如何高效应用ICN缓存资源具有重要意义。　　目前，利用软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)灵活性高、可编程性强、可适配于新业务快速部署的优点，已有基于SDN实现ICN网内节点缓存扩展的大量研究。然而，针对单节点缓存能力有限的问题，在较低网络层次协同利用各节点缓存资源的研究尚较缺乏。同时还需要更合适的缓存决策策略以进一步优化ICN缓存系统，提升网络性能。　　为解决上述问题，本文基于SDN技术提出利用节点周边缓存资源的协同缓存架构，并尝试从ICN随路和离路缓存决策策略方面提升缓存系统性能。本文的主要研究内容与贡献如下:　　1.基于协议无感知转发的ICN协同缓存架构研究　　针对于目前网内缓存优化存在依赖特定协议、基于网络高层次结构实现、缺乏实际部署应用的问题，采用协议无感知转发技术提出了一种协同缓存架构。该架构采用时间驱动的缓存状态维护方法和依缓存容量转发请求策略。实验结果表明:方法可协同利用底层网内缓存资源为上层网络应用提供透明的缓存支持，且方法具备转发高效性。　　2.协同缓存数据面快速转发研究　　针对利用具备存储能力的网内节点进行协同缓存需依据周边缓存状态快速转发数据包的问题，提出了一种数据面快速转发方法。该方法采用在数据面对交换机各端口维护双布隆过滤器方式索引周边节点缓存状态，并通过扩展的协议无感知转发指令查询布隆过滤器直接转发数据请求。实验结果表明:该方法转发效率显著优于依据控制器所维护状态进行转发方式，略优于协议无感知转发原本的直接转发指令，维护缓存状态内存开销较低。　　3.信息中心网络路径上缓存研究　　针对协同利用随路节点进行缓存决策以优化ICN网络性能的问题，以ICN中的具体架构CCN为例提出了一种基于流行度的随路协同缓存算法。该算法采用可便捷获取的实时统计的本地流行度用于流行度对比，通过CCN包中保留字段携带信息进行交互，从网络边缘开始做出缓存决策且至多缓存一份内容副本。实验结果表明:算法在获取内容跳数及服务端服务比例上优于已知经典算法，基于本地流行度的方法可以达到与采用全局流行度方法相近的性能。　　4.信息中心网络离路缓存研究　　针对在较低开销下将离路节点引入缓存决策考量以进一步有效利用ICN缓存资源的问题，在前述随路缓存策略研究基础上，依是否具备命名解析系统(Name Resolution System，NRS)提出两种离路缓存算法。　　无NRS场景下，提出一种邻域协同缓存方法，该方法由随路节点及其一跳内周边缓存节点协同做出缓存决策，并通过维护最低流行度索引来降低流行度对比开销。实验表明:所提出算法在时延、缓存命中率、路径占比上相比于对照算法和可感知最近缓存位置的理想场景均有较优的性能表现。　　NRS场景下，提出了一种面向边缘解析的ICN缓存方法。该方法设计仅在网络边缘节点上报缓存状态变化信息，并通过NRS查询判断保证边缘节点仅缓存一份缓存备份。实验表明:本方法具有较低访问时延与较高缓存命中率，且缓存变化升级开销相比于传统方式显著降低。