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航天技术的发展和网络技术的革新促使未来的网络结构将会发生巨大变革,卫星网络如何与现有的地面互联网相融合成为了当今的热点研究对象,下一代互联网的建设中地空天一体化网络的部署具有很好的前景。由于空间通信环境具有链路延时大、误码率高、前反向链路不对称和易中断等特点,现有的互联网TCP/IP协议并不能很好地适应这种环境,CCSDS(空间数据系统咨询委员会)在TCP/IP协议的基础上对其进行了扩展和改进提出了适应空间网络的SCPS协议簇。为了使得下一代互联网的建设将卫星网络融入其中,如何使TCP/IP协议和SCPS协议簇有效地发挥各自的作用并能在网络融合时协议转换能够高效的应对各种问题使得协议网关的设计显得尤为重要。本文首先介绍了国内外现在对于空间网络协议和空间网络与地面网络融合时的技术研究的情况,在第二章中介绍了TCP/IP协议中传输层的TCP协议的数据包结构、TCP连接的建立和中断、流量控制和拥塞控制策略。第三章中重点对比了SCPS-TP协议与TCP协议在应对复杂空间通信环境时策略上的不同,如SCPS-TP协议的包头压缩,Vegas拥塞控制算法和SNACK算法等。在这些研究基础上,本文提出了一种用于TCP协议和SCPS-TP协议的转换网关,协议网关的设计原理基于TCP Splitting技术,这种技术将通信链路分段化处理并采用通信欺骗方式进行数据传输,在地面链路部分使用TCP协议,经过协议网关的处理在空间链路部分使用SCPS-TP协议,在本文中详细说明了协议网关在连接管理和缓冲区管理及数据转换部分的原理,这种设计方式充分考虑了地面链路与空间链路的不同,使TCP协议和SCPS-TP协议能够进行转换,提高数据传输的成功率,降低了对于空间设备硬件存储容量大小的要求。最后搭建了仿真模型,并用Matlab进行仿真验证了使用设计的协议网关在链路使用TCP协议和SCPS-TP协议时的性能不同,我们分别在固定误码率和固定时延条件下对比了使用SCPS-TP和TCP协议链路吞吐率,结果表明,SCPS-TP协议在高时延高误码条件下性能与TCP协议相比有着明显的优势。