随着网络数字信息的爆炸式增长，对网络存储提出了越来越高的要求，现有主流的存储区域网络(SAN)和网络附加存储(NAS)已不能很好的满足信息存储的需要，为解决这样的问题以及SAN、NAS与应用网络的异构性所带来的存储孤岛现象，基于IP的存储技术成为了关注和研究的热点。而IP存储技术中，iSCSI将IP网络技术集成到存储I/O之中，融合了网络和存储I/O的特性，在构建异构的存储网络方面由于其低成本和良好的标准化、高扩展性、易管理、良好的广域网连接以及灵活的安全性等诸多优点，使其有着其它的数据访问协议所无法比拟的优势。 本文对现有基于iSCSI协议的IP存储网络和影响iSCSI性能的因素进行了详细的研究。现有的基于iSCSI协议的IP存储网络由于协议开销和IP带宽限制造成了其相对较低的效率和较高的资源占用率，如何减少iSCSI对计算资源的占用以及提高iSCSI的效率成为目前研究的重点。基于cache机制的iSCSI存储网络的性能优化方案STICS因为其可以有效减少网络通信流量和提高访问响应速度，大大提高iSCSI的性能而受到研究者的重视。但是该方案结构复杂，造成了新的性能瓶颈，形成的多级缓存也增加了cache一致性维护的难度和开销。鉴于此，本文给出了改进的G-STICS模型，设计和实现了G-STICS的原型系统G-iSCSI，利用IOmeter存储子系统测试工具对G-STICS的性能进行了对比分析，在相同的测试环境中比较了G-STICS、STICS与直接使用iSCSI构建的IPSAN在顺序读、写时的吞吐率、响应时间、事务处理速度等性能参数，结果表明改进后的G-STICS的性能有进一步的提高。同时，本文对G-STICS的cache一致性问题进行了研究，给出一种基于动态减少无效副本的一致性协议，该协议通过减少无效副本，从而减少不必要的网络通信开销和资源占用，达到提高系统整体性能的目的。