时延容忍网络(Delay Tolerant Networks,DTN)具有节点能量与存储能力受限、链路时延长和链路间断连通等特点,网络中不存在持续连通的端到端路径,因此传统地面连通网络中的TCP/IP协议无法很好地应用于DTN网络。美国国家航空航天局(NASA)提出的Bundle协议采用存储-托管-转发机制,能够很好地解决DTN网络的通信问题,保障了数据在DTN网络中的可靠传输。然而,Bundle协议在协议架构与路由算法上依然面临着许多挑战。首先,Bundle协议没有动态拓扑发现和维护机制,网络节点无法感知周围其他节点非预期变化;其次,Bundle协议的接触图路由(CGR)算法在计算路由时没有考虑网络负载与节点缓存的影响,其路由计算结果不是最优的;另外,Bundle协议的QoS路由问题一直没有很好的解决方案。针对Bundle协议面临的这些挑战,本文以DTN网络典型应用场景卫星网络为例,主要做了如下工作:首先,本文分析了卫星网络中网络节点缓存大小和链路连通时序与网络最大流之间的关系,采用缓存受限时间聚合图表征链路连通时序、链路时变容量与节点剩余缓存容量。针对卫星网络求解网络最大流算法复杂度高的问题,本文提出了优先增广路径选择的卫星网络最大流路由算法(MFRSN)。MFRSN算法通过优先选择较早连通的路径快速求解网络最大流,降低了算法复杂度,提高了网络吞吐量。仿真结果表明了MFRSN算法具有更好的算法性能。其次,业务变化及拓扑变化均会导致链路可用时间段、链路可用带宽及节点可用缓存发生变化。针对现有Bundle协议缺乏Qo S保障的问题,本文提出了负载感知的卫星网络最小时延路由算法(MDRSN)。MDRSN算法通过负载感知机制,利用累计流量的方法获取链路可用时间段、链路可用带宽及节点可用缓存,计算卫星网络最小时延路由。仿真结果表明了MDRSN算法比CGR算法在端到端时延与端到端投递率方面具有更好的性能。最后,本文在Bundle协议中加入了动态拓扑发现与维护机制和端到端应答机制,设计了Bundle协议仿真平台,并在Windows操作系统上进行实现。本文搭建了基于低轨卫星应用场景的仿真测试环境,验证Bundle协议路由功能、数据传输功能与可靠性,测试分析Bundle协议的协议性能,并验证Bundle协议对间断连通网络的适应性,为Bundle协议在卫星网络及其他DTN网络中的进一步应用提供了基础。