在阐述空间信息网的基本概念和技术原理的基础上，研究了空间信息网分层网络的构成，分别对LEO层卫星和GEO层卫星的特性进行了分析，并提出了GEO/LEO双层星座的系统模型，结合中国的地理区域，对星座覆盖率进行了仿真分析，进而对相应的LEO星座和GEO星座进行了设计，提出了一种适用于中国的空间信息网体系结构方案。分析了地面移动自组网路由协议，同卫星节点进行了对比，针对空间信息网中卫星节点移动速度快，延时大，链路连通时间短，抗毁性差的特点，提出了在空间信息网中采用动态源路由协议的方案。之后将地面自组网典型的动态源路由协议DSR协议应用到空间信息网卫星路由中，对仿真结果进行了分析，发现直接利用地面自组网的协议，出现了路由流量过大，尤其是路由发现阶段的流量过大，链路生存时间短，路由链路不稳定，链路拥塞概率大等问题。针对地面协议直接应用到卫星路由出现的问题，提出了一种适用于空间信息网的卫星自组织路由协议，算法包含两个部分，分别是单路径路由算法和多路径路由算法。在单路径算法中对一般动态源路由协议路由发现时的泛洪路由进行了优化，可以在一定程度上指导路由广播过程的渠道，进而降低路由流量，同时对缓存路由回复和路由维护进行了改进；在多路径算法中对多路径寻找、多路径选择和多路径权重分配都进行了设计，为了保证端到端延时抖动小，选择利用延时作为多路径选择的主要判断准则。为了保证链路流量可以得到合理的分配，选择利用不同轨道间的星际链路的个数作为多路径权重分配的主要法则，因为不同轨道间的星际链路同链路的生存时间和链路的稳定性有较大的关系。仿真结果表明，跟传统的地面移动自组网DSR路由协议相比，卫星自组网路由协议的单路径算法在保证路由流量降低的同时，保证了链路的连通时间更长，所选路由的链路更加稳定。卫星自组网路由协议的多路径算法相比于单路径算法网络发生拥塞的概率更低，排队延迟的时间更短，分组投递率随着业务的增加下降的速度更慢。