载人航天工程是我国航天史上规模最大、系统最为复杂,技术难度和安全性要求最高的国家重点工程。我国载人航天分“三步走”的发展战略,继实现航天员出舱活动之后,我国将发射自己的空间实验室,突破一些短期有人照料的空间应用问题,为以后建设空间站,实现航天员的长期驻守做准备。国际空间站建设之初没有考虑因特网接入问题,为了满足日后我国的航天员在轨长期驻守空间站娱乐服务及与地面联系的需要,有必要利用空间实验室试验空间站的因特网接入服务。基于此问题,本文从已经成为地面因特网事实上的标准TCP/IP入手,分析其在空间环境下应用的利弊,并通过对比多种卫星接入因特网的方案,选择通过协议网关的方法解决TCP不适于空间环境的问题。对于空间链路通信协议的选择问题,本文把目光锁定在CCSDS AOS上,通过分析CCSDS主网结构,业务等级以及业务类型。选取了适合在空间链路承载IP数据报的业务,并针对空间通信环境高误码率的问题,分析并选取了适合空间站因特网服务的AOS等级业务。分析利用空间站测控资源及传输系统,完成了空间站因特网服务的实现方案,并设计了空间站网络服务系统架构。简述了系统各部分所承担的任务,并将本文的重点放在了协议网关的设计上,通过层次化的分析,协议网关的网络层之上的设计重点在TCP应答的实现上,其中IP欺骗是其实现的关键技术。在链路层以下协议网关将针对不同数据报文灵活的选择AOS业务进行链路级的封装传输。在完成TCP/IP与CCSDS协议转换的编程实现后,本文分析并选取了Linux操作系统,并在ARM开发板上实现了嵌入式协议网关的设计工作。最后通过编写UDP与TCP的客户机和服务器程序对协议网关的功能进行了测试。