1.信息内容服务的海量需求与网络带宽瓶颈的矛盾日益加剧

如今，人们对于流媒体等数据密集型应用的需求与日俱增，网络数据急剧膨胀，内容分发已经成为网络时代的主旋律。Cisio Visual Networking Index（2014—2019）报告显示 [3] ，预计到 2019年，全球 IP流量将超过 2ZB（相当于 20万亿亿（Sextillion）字节），相当于 2005年全球 IP流量的 64 倍。2014—2019年间，全国 IP流量将增加3倍，年均复合增长率 CAGR将达到 23%。相比 2014年，2019年内容分发流量占比将由原来的 39%提升至 62%，全球互联网人均使用流量将由 6GB提升至 18GB。该报告还重点指出视频类流媒体业务将引领新一代消费走向，预测到 2019 年，每秒都有将近 100万分钟的视频内容经过互联网到达用户端，其中 67%的 IP流量均来自非 PC设备。互联网应用已经从硬件资源共享转型为以服务为主导的用户驱动型网络，保证服务质量、提升用户体验是目前运营商们不断突破现有技术瓶颈的根本动因。当前的TCP/IP架构由于网络交换和连接设备等技术瓶颈，使得数据共享与网络传输性能产生不可调和的矛盾。因此，设计一个适应海量数据有效传输和迅速扩散的新型网络体系架构迫在眉睫。

2.端对端通信无法适应内容传播对移动性的要求

如图1-1所示，2016年1月CNNIC最新发布的《中国互联网发展状况统计报告》 [4] 显示，截至2015年12月，中国网民数量已达6.88亿，互联网普及率为50.3%。其中，手机网民规模达到6.2亿，占比提升至90.1%，Wi-Fi使用率达91.8%。面对如此庞大的移动用户和多样的网络连接需求，移动宽带通信在不断重置网络连接的同时必须保证无缝对接的质量和速率，如图1-2所示。而端到端通信以位置为导向，无法适应当前以内容为中心的服务需求，主要体现在以下两个方面：（1）面向连接的通信协议进行数据交换必须维持面向连接的会话通道 [5] ，中间节点没有存储功能，数据无法在多次会话中重复使用，在节点移动或者下线等拓扑发生变化的情况下数据共享效率较低；（2）拓扑变化的主机身份（Host-Identity）协议和移动IP（Mobile IP）附加协议仍存在收敛速度慢和IP语义过载等问题，难以适应IP地址的移动性和扩展性，严重影响了服务质量与用户体验 [6，7] 。因此，需要设计一个位置与标识分离的传输通信模式 [8] ，以满足用户对移动性的需求。

3.传统的TCP/IP架构难以实现可扩展性和服务质量保证

传统的TCP/IP架构基于端点寻址，数据包的可靠交换依赖于频繁的会话重连，容易造成网络带宽资源消耗过度，形成传输拥塞。当前典型的解决方法是通过在应用层搭建覆盖网络，如内容分发网络（Content Distribution Network，CDN） [9] 和对等网络（Peer-to-Peer，P2P） [10] 。这些叠加式的升级方式虽然在一定程度上缓解了内容分发和共享问题，特别是CDN的分布式存储在应对网络拥塞的问题上具有天然的优势，但其根本上仍是基于TCP/IP网络的传输模式，无法克服其自身固有的缺陷，即大量部署基础设施带来了高昂的成本，采用基于中央控制的统一调控技术导致管理复杂度的增加，使用专用网络虽能保证访问安全性却也带来了数据共享的难题。表1-1列出了CCN、P2P和CDN的对比分析。

4.以内容为中心的新型网络更适应以用户服务为主导的新时代通信

在当前以用户为驱动核心、以服务为主导的新互联网时代，用户并不关心内容的来源与传输方式，而在意内容传递的速度与质量。在TCP/IP架构上进行的叠加式的升级改进，并不能适应多样的网络层功能，网络更加复杂。以主机为中心的网络架构难以适应海量信息的高效传输，设计一种革命式的、能打破端到端通信模式的新型网络体系结构，才是行之有效的解决方案。因此，以内容为中心的新型互联网“从零开始”，得到了广泛的关注。目前，典型的内容中心网络架构包括：美国伯克利大学提出的“面向数据的网络体系架构”（Data-Oriented Network Architecture，DONA） [11] ；芬兰赫尔辛基科技大学和赫尔辛基信息技术研究院提出的“发布−订阅式互联网路由范例”（Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm，PSIRP） [12] ；欧盟FP7资助的4WARD [13] ；由加州大学洛杉矶分校牵头开展的研究项目 CCN （Content-Centric Network） [1，2] 和 NDN （Named Data Network） [14] 。其中，CCN作为以内容为中心的新型网络体系架构的典型代表，将内容作为传输的关注点和基本单元，取代IP地址作为细腰的沙漏形结构，融入安全特征和流量自我调节，得到了海内外学者的高度关注，已成为下一代互联网体系结构研究的热点。CCN演进示意图如图1-3所示。