伴随着世界各国航天事业和空间网络的快速发展,建立空天地一体化信息综合网络成为各国研究热点之一。空间通信链路具有链路易中断、传输率不对称以及消息延迟高等问题,而传统TCP/IP协议的正常运行则是需要链路连通状态,且延时在毫秒级的情况下,显然传统因特网体系结构不能在空间环境得到很好适用。DTN(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)延迟容忍网络是由星际互联网体系结构发展而来。它采用“覆盖层”的思想,利用存储-携带-转发(Store-Carry-Forward)的方法,对数据进行可靠传输。本文针对空间通信网络的特点,研究空间DTN网络的相关路由问题,具体内容主要包含以下几个方面:首先,介绍了空间网络与地面网络的不同特点,提出了DTN体系在空间网络中的适用性。然后研究分析DTN体系结构特点,文中重点对Bundle协议进行了相关研究。接着论文对一些经典DTN路由方法进行分类,分析了基于洪泛的路由、基于知识库的路由和基于连接图的路由思想。文章还介绍了相关仿真工具STK和ONE的运行原理,并对一些路由性能指标进行说明。然后,本文提出了基于节点效用预测的DTN路由算法-UPHR(Utility and Probabilistic Hybrid Routing,UPHR)路由算法。UPHR路由算法首先利用社会网络的特点,将社会网络中的节点相似度、中心度等概念应用到空间网络节点中。文中又定义了节点的冗余度特征,因此节点的效用值区分度会更加明确。同时利用改进的ProPHET算法,结合空间节点运动的部分规律性,把空间链路时序特性与概率相结合,提高对于下一跳节点的选择精度。利用STK和ONE软件对所提路由协议进行仿真,仿真结果表明在空间节点运行规律部分可知的条件下,UPHR在消息投递率和网络延时方面比传统ProPHET性能有较大提升。最后,针对空间通信环境的安全需求,研究了空间DTN路由的安全机制问题。空间网络具有开放性的特点,所以它的路由协议更容易受到窃取、篡改等方面的威胁。文章利用身份密码学方案设计了DTN安全路由ICSR(Identity-based Cryptography Security Routing,ICSR),在路由信息交互时进行身份签名验证。仿真结果表明,在伪造路由消息增加时,ICSR性能与未有安全机制的UPHR路由相比有较好的表现,证实了所提方案在DTN安全方面的有效性和可行性。