目前深空环境呈现出节点稀少、传输业务单一的特征,在这种情况下,延时容忍网络(Delay-Tolerant Networking,DTN)能够较好地满足通信业务需求,解决传输的长延时、频繁中断问题,实现探测数据由深空向地球地面端推送的传输模式。但是随着航天技术的发展和各国对于深空探测的逐渐深入,未来深空网络结构将会变得更加丰富,具体表现为:节点数量与种类增多,数据传输量增加,节点间数据频繁交互和更加多样化的通信需求,如普通数据请求、周期性探测数据的订阅、指令数据的推送等。DTN在设计之初重点解决了传输问题,但单一的推送传输模式很难适应未来复杂的通信场景,并且缺失高效的内容分发策略,因此其在未来深空探测场景下的应用有非常大的局限性。所以,本文提出将信息中心网络应用于未来深空探测场景下,通过其内部的多样化传输方式、缓存和多源传输等机制,来解决未来通信场景在服务需求上的变化。信息中心网络(Information Centric Networking,ICN)抛弃传统网络中以主机为中心的思想,提出以内容为核心,将网络重心放于数据的高效获取上。ICN提供了更加多样化的传输方式,在请求/回复的拉取式传输基础上,同时实现了推送式传输,以此适应不同的通信场景需求。缓存机制能够使得数据分布式缓存于网络的其他节点中,从而提高数据的重复利用率。另外ICN中的多源传输机制也能够有效利用网络中其他用户节点的资源,实现内容块的多路并行下载,从而提高数据传输速度,减轻服务器端压力。同时ICN在安全性和移动性上的支持也使其能够更好地应用于深空环境中。本文首先理论分析了ICN在深空环境下的应用优势,包括:多样化的传输方式、缓存机制、安全性与移动性等,并使用ndnSIM建立临近空间和地火实验场景,以此初步验证ICN在深空环境下应用的可行性。在此基础之上,针对于深空环境特性,本文解决了ICN目前存在的各方面问题,主要工作包括:路由策略的改进、多种推送模式的设计、命名结构的设定和多源传输的基本实现等,并通过OPNET对解决方案进行功能验证。通过上述工作,本文验证了ICN在深空环境的应用可行性并初步地改善了其服务质量。