当今互联网络的功能已经逐渐从信息传递转变为内容分发,而传统的以主机为中心的TCP/IP网络架构难以应对这种变化,因此研究者们提出了一种以内容为中心的未来网络潜在架构——命名数据网络(Named Data Networking,NDN)。泛化的缓存系统是NDN网络的典型特征之一,这一方面提高了内容传输的效率,另一方面也带来了缓存一致性的问题。保证缓存一致性,就是保证用户在任意缓存节点中获取的内容副本是有效的,这对于提升NDN网络的服务能力、拓宽NDN网络的应用范围具有重要意义。此外,缓存系统在提供缓存一致性的同时,必然产生额外的网络管理与网络流量开销,如何在不影响网络性能的情况下降低这些开销,也是在NDN网络中部署一致性服务时需要解决的问题。针以上问题,本文首先建立缓存一致性问题的数学模型,从理论上分析基本缓存一致性场景中网络性能的影响因素,并从中获取设计缓存一致性策略的洞见,进而提出基于发布/订阅机制的NDN缓存一致性策略。具体研究工作如下:(1)本文通过使用泊松过程刻画流量的传输行为、使用条件概率描述存在与有效的交互关系,建立了基于LRU的四种基本缓存一致性场景数学模型。该模型可以在任意更新频率分布下,精准预测缓存命中率与服务器负载。(2)根据对以上模型的分析,本文提出了选择更新的主动失效型缓存一致性策略(Proactive Invalidation with Optional Renewing,PIOR)。该策略利用一个面向NDN的轻量级发布订阅模型,将更新的内容推送到存储有该内容副本的缓存节点中,并通过设置若干发布与订阅规则,从而以较低的开销为NDN网络提供高性能的缓存强一致性服务。为了评估所提模型与策略的性能,本文进行了大量的仿真对照实验。实验结果表明,本文所提模型较之其他模型在分析缓存性能时,具有更高的预测精确度与可扩展性,本文所提PIOR策略较之其他策略在为NDN网络提供缓存一致性时,具有更高的缓存命中率、更低的服务器负载与更小的网络一致性服务流量占比。