海洋占据了地球面积的70%以上,但是人类对海洋的认知还十分有限。随着海洋科学和海洋经济的不断发展,有学者提出了建设海洋互联网的必要性。虽然陆地互联网的发展已经非常成熟,但是在实际的部署中是无法将其直接复制到海洋中的。作为海洋观测重要手段的海底观测网采用了将陆地网络延伸到海洋的方法,它的部署一般采用了在近岸布置光缆作为主干网络,远洋采用无线通信作为延伸,两者的无缝衔接形成了立体的海底观测系统。目前,海底观测网已经在多个国家完成了较大规模的部署,并为海洋数据采集、生态监控、灾害预防等事业作出了重大贡献。基于此例中海洋学习陆地的思路,在建设海洋互联网的过程中也可以参照陆地互联网的技术并作出海洋适应性的优化;但也有学者认为陆地互联网的TCP/IP协议栈本身已经遇到了改良的瓶颈,不应再进行打补丁式的优化而是需要以一种革新式的思路重新审视互联网的基本架构。最近几年不断有新的网络架构被提出,其中之一就是CCN:内容中心网络(Content Center Network)。但是CCN基础网络模型同样不能直接应用于海洋,还需要进一步的理论分析和架构改良。本文通过对CCN和海底观测网的调查和分析,总结出CCN网络架构相比于TCP/IP网络的优势对海底观测系统的适应力,得出CCN相比于传统网络模型更适合应用于海底观测系统、并且有希望成为未来海洋互联网的网络架构的结论。在上述基础上,本文提出了一种基于海底观测网的CCN架构的改良:在基础的CCN架构上增加了网络提醒机制,这种机制的实现方式主要依靠新增的数据结构“信息包”和改进原结构中的“请求包”和“数据包”来实现的,它通过对长链路、大内容的请求反馈提醒和再次确认的机制,赋予了被请求方一定的防御能力和主动权,在一定程度上起到了限制异常请求和流量控制的作用。本文在改良的数据结构基础上,设计了更适合海底观测网络的CCN缓存策略。本文通过对CCN缓存策略进行深入的调查后对缓存放置算法的最优模型进行了拆解和分析,提出了一个基于海底观测网的改良的概率缓存放置策略,这种缓存放置策略通过判断“数据包”的来源和当前节点所在的跳数来决定数据在路由节点上缓存的概率,从而能够将高频率请求的内容以更快的速度被推向请求者的周围。这样设计的优势非常适合海底观测网,因为在海底观测系统的网络结构中尤其是无线延伸部分,由于链路状态不稳定、误码率高所以网络传输的成本比较大,应该尽可能通过缓存机制减小路由和转发的跳数;同时由于缓存空间和能量有限,应该尽可能减少缓存的冗余。本文通过实验证明了:由于本文提出的算法兼顾了网络中缓存的多样性和缓存的有效性,相比于固定不变的概率缓存算法如Pro0.8、Pro0.2和经典的LCE、LCD算法,该算法在均匀分布和齐夫分布两种内容请求分布下、在不同的节点缓存空间的大小下均有较好的表现,衡量的指标是平均缓存命中率和平均路由跳数比两个最重要的性能指标。由此得出了本文提出的缓存算法更适合以CCN为网路架构的海底观测网的结论。