互联网已从创建之初面向点到点通信的网络，发展成一个为全球各行各业提供高效海量信息传输和其它信息服务的庞大网络体系，在整个社会经济生活中起着至关重要的作用。不断出现的新型网络应用在互联网的可扩展性、移动性和安全性等方面提出了全新的挑战。现有以TCP/IP为基础的体系结构无法从根本上应对上述挑战，迫切需要研究全新的未来互联网体系结构，从根本上适应未来互联网应用发展的需求。作为未来互联网体系结构的典型代表，命名数据网络借助网内缓存和多路传输实现基于内容名字的数据传输，可以有效应对上述挑战。但命名数据网络在传输效率、传输可靠性及传输安全方面仍存在亟待解决的问题，这些关键问题能否得到有效解决是影响命名数据网络能否得到实际应用的关键。针对命名数据网络传输过程中的关键问题，本文主要完成了三个方面的工作:　　(1)在传输效率方面，同具有固定空间大小的IP地址相比，层次化数据名字结构复杂，命名空间没有限制，导致以数据名字为路由标识的路由规模庞大，严重影响路由查找效率，进而显著增大网络数据传输时延。本文提出了一种高效的名字路由聚合机制，可以在全网范围内有效聚合具有相同名字前缀的路由标识，压缩名字路由规模，提升路由查找效率。仿真实验结果表明，该机制在真实网络拓扑和数据名字集合上，能够以不超过1％的冗余转发为代价，缩小75％的路由规模，有效提升路由查找效率。　　(2)在传输可靠性方面，命名数据网络采用了新的数据网内缓存和消息交互机制，引入了新的拒绝服务攻击的隐患，有效抵御新的拒绝服务攻击已经成为确保网络可靠传输的迫切需要。在全面分析潜在拒绝服务攻击特性的基础上，本文有针对性地提出了一种轻量级拒绝服务攻击检测机制，能够在额外资源消耗较小的前提下，发现各类分布式拒绝服务攻击。保证了检测机制在高强度拒绝服务攻击下的可用性，提升了数据传输可靠性。仿真试验结果表明，该机制能够达到99.5％的检测率和1％的误判率，同时减少超过38％的CPU和内存消耗。　　(3)在传输安全方面，数据在传输过程中面临着被篡改的安全风险，且由于命名数据网络中缺乏网络节点地址标识，难以对攻击者进行有效定位。本文提出了一种基于多路时延差异分析的数据包篡改检测和定位机制，利用多路传输时延抖动差异同传输范围之间的关系，协作定位数据包篡改源，消除数据包篡改风险。仿真试验结果表明，针对各类网络拓扑，在合理的检测范围（3条）内，所提机制可以检测并定位95％以上的恶意数据包篡改，同时避免了检测机制本身对传输时延的影响。