内容中心网络(Named Data Networking,NDN)作为一种强调内容共享的未来互联网架构,从被提出即受到广泛关注并成为研究热点。通过基于内容名字的路由寻址和网内缓存技术,NDN打破了IP网络中内容与宿主位置捆绑的通信限制,并利用路由器缓存资源提高内容分发效率,把互联网从单纯的“通信管道”提升为具有强大存储与检索能力的“内容仓库”。受访问速度和能耗等限制,路由器上可配置的缓存容量有限,如何在缓存空间中高效部署内容是提升NDN性能要解决的一个重要问题。另外,缓存算法等理论技术的真正落地实施必须依赖于NDN架构在互联网中的实际部署。考虑到NDN还处于自身发展的初级阶段,需要研究相应的增量式部署技术,使其能在现有IP主导的互联网中发展演进。本文围绕NDN中的缓存策略和演进技术展开研究,取得以下成果:1.在ISP范围内,建立了基于传输树的域内缓存系统模型,提出了两种域内在线协作缓存算法:针对单网关ISP的AsympOpt和针对多网关ISP的EMC,综合考虑内容请求强度、请求量分布、路径冗余缓存以及开销控制等因素,做到在ISP域内缓存空间中精准投放内容。实验结果表明,所提算法可以显著降低ISP网关出口流量和内容下载时延,实现对性能的综合优化。2.从节能角度出发,研究部署NDN架构对网络能耗的影响。首先揭示了LRU缓存管理策略下,PIT对请求聚合效果微弱的现象,基于此建立了初步的NDN能耗系统模型,提出了一种面向节能的启发式缓存策略EEC。通过定义针对能耗的缓存效益和基于时间窗的稀释机制,EEC可降低达70%的网络动态能耗。本文还分析了网络能耗随缓存容量的变化趋势并提出能量有效的路由器缓存容量规划方法。3.研究了NDN在以太网环境中的演进技术,提出了支持IP/NDN双协议栈处理的DS交换机结构,并针对NDN在以太网中演进的三个典型场景,深入研究了各自需要解决的技术问题。在普通以太网交换机和双栈DS交换机混合组网的场景中,本文提出了两种针对不同转发规则的DS交换机位置选择算法:PDA和CDA。通过有效利用以太网生成树之外的物理链路,所提算法可以在投放少量NDN节点的条件下,显著改善链路负载均衡、降低内容下载时延并缓解源服务器压力。