传统互联网中,IP地址在语义上具有双重属性,既代表终端的身份信息又代表终端的位置信息。这种语义双重性是引起路由可扩展性问题的主要原因之一,并导致了难以支持移动性和安全性等问题。一体化标识网络将IP地址的身份属性和位置属性分离,分别用接入标识和路由标识表示。在这种基于身份与位置分离的新型网络体系结构中,如何实现身份信息与位置信息之间的映射是一项核心研究课题。在一体化标识网络中,映射系统存储和管理接入标识与路由标识之间的映射关系,并解析接入交换路由器的映射请求。映射缓存在接入交换路由器中暂时存储通信对端的映射关系,以减小映射查询时延。映射系统和映射缓存是一体化标识网络通信过程中不可或缺的两部分。本文对映射系统、基于生存时间的映射缓存机制、映射缓存替换策略以及映射缓存一致性问题分别进行了研究,完善了一体化标识网络的映射体系,为一体化标识网络的大规模部署提供理论依据和技术支持。论文主要的创新工作如下：1.为了更好地支持可扩展性和移动性,在一体化标识网络中设计了一种分层映射系统。在底层映射系统中,将接入标识视作扁平标识,采用单跳DHT保存一个自治域内接入标识与路由标识之间的映射关系；在上层映射系统中,将一个自治域内的接入标识高度聚合,采用类似BGP的协议扩散接入标识前缀与自治域之间的映射关系。单跳DHT的方式能够减小映射查询时延,高度聚合的接入标识能够减少上层映射系统的映射条目,提高映射系统的可扩展性。此外,在分层映射系统中提出了一种移动性管理机制,能够很好地支持主机移动性。通过数据仿真和对比,评估了分层映射系统的性能,表明分层映射系统具有较小的负担和解析开销。2.当接入交换路由器从映射系统获得通信对端的映射关系后,将其暂时存储在映射缓存中。映射缓存通常采用基于生存时间的机制,生存时间的更新方式可以分为有重置和无重置两种模式。通过数学建模和仿真分析对比了两种模式在缓存命中率、缓存缺失数目、映射条目以及通信中断概率等方面的性能。结果表明,当缓存超时相同时,有重置模式能够达到更高的缓存命中率和更小的通信中断概率。无重置模式可以通过设置较大的缓存超时,获得与有重置模式相似的性能,但是需要消耗更多的缓存资源。性能分析结果为映射缓存采用有重置模式提供了理论依据。3.基于生存时间的缓存机制没有考虑缓存大小的影响,针对缓存大小有限的情况,对映射缓存替换策略进行研究。根据映射缓存在时间局部性和请求频率分布方面的特征,提出命中率、通信中断概率和缓存移出三个性能指标来评估不同的缓存替换策略。通过数据仿真,对比了不同替换策略的性能,结果表明当映射缓存较大时,对于扁平接入标识和可聚合接入标识,最近最少使用策略能够达到接近最优的命中率,并引起最小的通信中断概率和缓存移出,适合作为映射缓存的替换策略。4.针对映射信息发生改变时存在的缓存一致性问题,提出了一种保证映射缓存强一致性的机制。基于生存时间的缓存机制是一种弱一致性机制,通过评估其性能,表明了提供映射缓存强一致性保证的必要性。为此,提出了租约机制,并通过数学建模和仿真分析,评估了租约机制的性能,对比了租约机制与典型的强缓存一致性机制每次查询机制和无效机制在状态空间和控制消息方面的开销。结果表明,租约机制在保证映射缓存强一致性的同时,能够通过选择合适的租约时间,平衡状态空间开销与控制消息开销。