越来越多网络应用或服务只关心内容本身,而不在意内容所在位置,这与当前基于主机到主机的通信模式不匹配,内容中心网络正是在此基础上提出的全新解决方案。内容中心网络中三大基本元素是订阅发布语义、通用缓存和以内容为导向的安全模型。发布订阅系统将内容发布者和订阅者从时间和空间上彻底分离,结合网络内置缓存的使用,使得内容中心网络中基于内容名字的路由机制有别于当前网络路由机制。缓存机制和路由机制的设计是内容中心网络架构的重点。本文对内容中心网络中路由机制和缓存机制进行研究,提出相应的解决方案,并对缓存和路由机制进行建模优化。本文研究内容中心网络中路由机制和缓存机制。工作主要集中在以下五个方面:1.核心边缘分离内容中心网络架构下路由机制研究在基于属性的命名方式下,给出了适用于核心边缘分离的内容中心网络(ICN)的路由机制HHR。在核心域中采用类似Chord环的结构路由内容目标,而边缘网络内容目标交付分成三部分,LR,DLPC和RPR。LR可以根据各边缘域自身的情况选择适合自己的路由机制,而本文中提出逐步部署的分级结构路由方式同时解决DLPC和RPR。仿真结果表明,HHR路由机制能够避免内容信息或请求信息的全网洪泛,能快速被部署,且适用于大规模网络。2.基于节能的路由和缓存优化方案研究节能作为时下热议的话题,不得不在内容中心网络设计中被考虑。文章中首先对内容中心网络能耗进行数学建模。在节能方案中同时考虑内容路由和缓存配置问题。并提出相应的分步实现算法,RSWC在不考虑缓存的情况下部署业务量,获得整个方案的初始解,RSC则在初始解的基础上加入考虑缓存,再逐步调整链路上的业务量,使得最终消耗的能量尽可能小。3.基于预取操作的缓存机制针对内容中心网络中分块通信模式,提出基于预取操作的缓存机制。提出两种预取操作驱动模式:数据驱动模式和缓存驱动模式。对某个缓存路由器,如果收到的下游请求满足满足任一驱动模式,路由器就要向上游节点发送预取请求。收到的内容目标也要被缓存下来。各节点根据下游请求的状态进行各自的预取操作。该方案通过预取操作,提高缓存命中率,有效降低用户感知时延。4.基于收益的缓存机制内容中心网络中缓存机制设计需要考虑内容有效期问题。在内容大小不同,且各内容存在有效时间期限不同的基础上,提出基于收益的缓存机制。各节点根据收益值判断是否缓存某个到达的内容,并相应地找出需要被替换掉的内容目标。5.缓存容量部署针对ISP接入网中缓存容量进行规划。在考虑链路带宽和投资总金额的约束下,对各节点缓存容量进行规划,使得网络时延最小。本章中提出两种规划方案,其一,逐层迭代启发式算法,联合优化各节点缓存部署类型和缓存容量;第二种,细粒度缓存容量部署方案。两种方案中都首先对问题进行建模,再根据各方案的特点,提出相应的解决方法。