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互联网中的流量在过去几年中迅速增长，大部分流量都是关于内容的分发和检索。这种流量的快速增长给当前的以主机为中心的基于IP的网络带来了巨大的挑战。用户更感兴趣的是内容本身，而不是内容的地址。为了缓解网络流量快速增长带来的带宽压力，研究者们提出了命名数据网络（Named Data Networking,NDN）作为未来互联网的一种体系架构。NDN以数据为中心，按内容名字进行路由，路由器节点具有缓存的能力，用户所需的数据可以就近获取。因而，部署恰当的缓存策略能够极大地降低网络内重复传输的数据量，减小用户获取内容的等待时间，从而缓解了网络的压力。当前，缓存策略的研究已经成为了NDN研究的关键问题，本文在深入研究NDN中各种缓存机制后，着重研究NDN网内缓存位置策略、缓存权限策略以及缓存替换策略，以有效提高缓存资源利用率，降低NDN网内冗余副本并改善用户体验。本文的主要工作及贡献包括以下三个方面：
1.提出基于动态路由器分级的缓存位置策略
针对缓存位置策略中只依赖网络拓扑的路由器静态分级方法，本文考虑到每个路由器节点在不同的请求应答过程中，距离不同用户的远近各不相同，静态的路由器分级方法不能保证路由器对每个用户的重要性都是相同的。本文充分考虑了在不同请求应答过程中路由器节点位置的动态变化情况，将路由器节点距离潜在用户的远近作为区分路由器等级的一个重要考量因素，提出了一种基于动态路由器分级的缓存位置策略（Caching Placement Strategy based on DynamicRouter Classification,CPRL）。该策略包含了一种路由器节点重要性动态分级算法，一种内容流行度等级算法和一种缓存匹配算法。通过分析用户对不同内容的请求情况和路由器节点的位置，确定内容流行度的等级和路由器节点的重要性级别，并将不同流行度级别的内容缓存在对应级别的路由器节点上。每个路由器的等级只有在某个请求应答阶段的路径上才有效的，即同一个路由器，在不同的请求应答路径上，等级是不同的。实验结果表明，本缓存位置策略和驱动内容逐渐向用户靠近的缓存位置策略（Leave Copy Down,LCD）相比，在Zipf指数参数在0.7到1.2的变化范围内，缓存命中率平均提升了14.75%，网络吞吐量平均降低了2.30%，缓存平均命中距离平均降低了2.35%。
2.提出基于动态内容流行度的缓存权限策略
对于到达路由器节点的大量内容，本文将内容流行度作为内容重要性的主要衡量指标，同时充分考虑节点的可用缓存空间因素，提出了一种考虑流行度未来发展趋势的动态缓存权限策略（Dynamic Popularity-Based Caching Permission Strategy,DPCP）：根据内容流行度自身的历史信息、当前周期内的局部流行度信息以及未来演进趋势，设计了一种动态流行度计算方法；根据网络中的路由器节点的缓存命中率的变化动态地调整本节点的流行度阈值，提出了一种流行度阈值的动态调节算法；考虑兴趣请求在节点上的聚合特性，充分利用兴趣包和数据包来携带内容流行度，以使路径上的路由器可以获得内容流行度在路径节点上的动态信息；设计了一种缓存控制位机制，以控制邻居节点间的缓存副本。实验表明，本缓存权限策略和基于动态流行度阈值的缓存权限策略（Dynamic-Fine-Grained Popularity-based Caching,D-FGPC）相比，在Zipf指数参数在0.6到1.5的变化范围内，缓存命中率平均提升了18.88%，缓存平均命中距离平均降低了6.15%。
3.提出基于内容缓存价值的缓存替换策略
在有限的本地缓存资源约束下，通过充分分析影响缓存替换的内容流行度、内容获取能耗、缓存命中间隔时间及内容新鲜度等重要因素，提出了一种基于缓存价值的缓存替换策略（CacheValue-based Cache ReplacementPolicy,CVCR），将缓存价值最小的内容移出缓存为新到达的内容提供可用空间。为了衡量内容的缓存价值，本文分析了影响替换的四种因素并提出相应的计算方法；利用层次分析法，为影响缓存的四种因素确定了对应的权重，使流行度高、新鲜度高、命中间隔时间短并且获取能耗高的内容在路由器节点上存储尽可能长的时间，保证缓存资源的有效利用。实验结果表明，所提缓存替换策略，与基于内容流行度的缓存替换策略（Acache replacement policy based on content popularity,CCP）相比，在Zipf指数参数在0.6到1.5的变化范围内，缓存命中率平均提升了13.64%，缓存平均命中距离平均降低了3.71%，缓存替换率平均降低了6.35%。
1.提出基于动态路由器分级的缓存位置策略
针对缓存位置策略中只依赖网络拓扑的路由器静态分级方法，本文考虑到每个路由器节点在不同的请求应答过程中，距离不同用户的远近各不相同，静态的路由器分级方法不能保证路由器对每个用户的重要性都是相同的。本文充分考虑了在不同请求应答过程中路由器节点位置的动态变化情况，将路由器节点距离潜在用户的远近作为区分路由器等级的一个重要考量因素，提出了一种基于动态路由器分级的缓存位置策略（Caching Placement Strategy based on DynamicRouter Classification,CPRL）。该策略包含了一种路由器节点重要性动态分级算法，一种内容流行度等级算法和一种缓存匹配算法。通过分析用户对不同内容的请求情况和路由器节点的位置，确定内容流行度的等级和路由器节点的重要性级别，并将不同流行度级别的内容缓存在对应级别的路由器节点上。每个路由器的等级只有在某个请求应答阶段的路径上才有效的，即同一个路由器，在不同的请求应答路径上，等级是不同的。实验结果表明，本缓存位置策略和驱动内容逐渐向用户靠近的缓存位置策略（Leave Copy Down,LCD）相比，在Zipf指数参数在0.7到1.2的变化范围内，缓存命中率平均提升了14.75%，网络吞吐量平均降低了2.30%，缓存平均命中距离平均降低了2.35%。
2.提出基于动态内容流行度的缓存权限策略
对于到达路由器节点的大量内容，本文将内容流行度作为内容重要性的主要衡量指标，同时充分考虑节点的可用缓存空间因素，提出了一种考虑流行度未来发展趋势的动态缓存权限策略（Dynamic Popularity-Based Caching Permission Strategy,DPCP）：根据内容流行度自身的历史信息、当前周期内的局部流行度信息以及未来演进趋势，设计了一种动态流行度计算方法；根据网络中的路由器节点的缓存命中率的变化动态地调整本节点的流行度阈值，提出了一种流行度阈值的动态调节算法；考虑兴趣请求在节点上的聚合特性，充分利用兴趣包和数据包来携带内容流行度，以使路径上的路由器可以获得内容流行度在路径节点上的动态信息；设计了一种缓存控制位机制，以控制邻居节点间的缓存副本。实验表明，本缓存权限策略和基于动态流行度阈值的缓存权限策略（Dynamic-Fine-Grained Popularity-based Caching,D-FGPC）相比，在Zipf指数参数在0.6到1.5的变化范围内，缓存命中率平均提升了18.88%，缓存平均命中距离平均降低了6.15%。
3.提出基于内容缓存价值的缓存替换策略
在有限的本地缓存资源约束下，通过充分分析影响缓存替换的内容流行度、内容获取能耗、缓存命中间隔时间及内容新鲜度等重要因素，提出了一种基于缓存价值的缓存替换策略（CacheValue-based Cache ReplacementPolicy,CVCR），将缓存价值最小的内容移出缓存为新到达的内容提供可用空间。为了衡量内容的缓存价值，本文分析了影响替换的四种因素并提出相应的计算方法；利用层次分析法，为影响缓存的四种因素确定了对应的权重，使流行度高、新鲜度高、命中间隔时间短并且获取能耗高的内容在路由器节点上存储尽可能长的时间，保证缓存资源的有效利用。实验结果表明，所提缓存替换策略，与基于内容流行度的缓存替换策略（Acache replacement policy based on content popularity,CCP）相比，在Zipf指数参数在0.6到1.5的变化范围内，缓存命中率平均提升了13.64%，缓存平均命中距离平均降低了3.71%，缓存替换率平均降低了6.35%。