随着航空航天和卫星载荷技术的发展,空间通信将为我国未来空间科学探测、空间信息应用、军民应急救援等多个领域提供必要保障。空间通信的环境和链路特性不同于地面网络,空间网络存在拓扑动态变化、体系多样异构,空间链路存在高误码、长延迟、速率非对称乃至频繁的随机中断等特性,给空间任务遥控遥测与数据传输造成巨大的挑战。大量地面网络成熟协议技术难以满足空间通信应用需求。协议架构及传输方案是影响空间网络传输性能的关键因素,需在异构网络之间实现互联互通、协作融合、统一处理并能够有效应对空间链路不良特性,具备兼容性和可扩展性。容迟容断网络（Delay/Disruption-Tolerant Network,DTN）是一种能够适应空间通信环境的新兴网络技术,提供应对间歇、动态、中断网络的可靠传输方案。本文针对空间网络的发展现状和需求,通过数学建模、仿真验证与理论分析,系统地研究了 DTN网络关键协议及不同协议组合在空间网络环境下的传输性能,为相关协议在未来空间任务中的实际应用提供了理论支撑。本文主要工作和贡献如下:1.依托半实物仿真平台评估DTN空间应用传输性能,重点研究空间传输链路特性对协议性能的制约。主要关注束协议（Bundle Protocol,BP）非托管/Licklider传输协议（Licklider Transport Protocol,LTP）红色传输与BP（非托管）/TCP两种协议结构,从时空角度分别对静止轨道GEO以下近地、地月探测深空两种典型的空间通信应用场景,研究空间链路时延、误码率以及链路非对称对协议可靠传输性能的影响。2.BP传输性能建模与托管重传计时器（Retransmission Time-Out,RTO）优化。对于空间通信尤其是深空通信来说,链路存在着固有的较长传播延迟,重传计时器设置采用地面互联网络的解决方案并不适用,不利于网络性能的优化。本文针对空间通信传播时延长、丢包率高的链路特性,为最大化传输性能,依据最大化BP的发送性能同时最小化端到端的发送延时进行建模优化重传计时器RTO。对模型进行性能评估,研究表明重传计时器RTO对可靠交付传输性能有着至关重要的影响。通过半实物仿真平台真实数据流验证模型的有效正确性,为DTN应用及协议性能预测提供有效方法。3.链路随机中断对LTP可靠传输性能影响评估、LTP排队延迟对协议性能影响评估。空间链路的高误码率及动态拓扑结构造成通信链路中断,严重影响网络的传输性能甚至失去通信的有效性。本文基于文件可靠交付应用,针对空间链路高误码率、随机中断等链路特性,对文件的可靠交付时延进行建模,研究链路的随机中断特性对LTP可靠传输性能的影响。此外,依据LITP可靠交付处理机制,在恶劣的通信环境和链路特性下,将增加中继转发节点LTP的排队处理延迟。本文针对空间链路特性,根据LTP数据传输与可靠交付过程,对LTP层排队时延建模,研究排队延迟对LTP可靠传输性能的影响,并对模型进行评估和验证。4.DTN协议结构下跨层包尺寸优化。协议标准并没有对DTN协议结构的跨层包尺寸进行说明,但跨层包尺寸对协议传输性能有着重要影响。本文分别给出了束协议（BP）层的束（bundle）尺寸、LTP层数据块（block）尺寸、会话（session）数和LTP层数据段（segment）尺寸优化设置模型及建议。对于BP层束尺寸根据托管传输是否使能分别进行讨论;而LTP的跨层包最佳尺寸研究主要针对于可靠传输即红色数据传输下block的最佳尺寸;结合链路资源带宽延迟积和LTP进程的存储资源决定最佳会话（session）数;而对于segment尺寸折中考虑首部开销和数据包丢失导致的重传代价。