随着我国航天技术的不断发展、空间任务的日趋多样化,具有成本低、功能密度高、研制周期短、发射方式灵活等特点的立方体卫星已成为航天领域的新热点。不同于传统卫星星载计算机的数据集中处理模式,立方星内部将其信息处理分散到各个子系统模块进行分布式处理。目前卫星中广泛采用的星地一体化空间网络协议不涉及星内子系统间的通信,因此亟需一种适用于立方星各子系统间的空间通信协议,实现其地面站子系统到星内各子系统以及星内各子系统之间的端到端通信。针对此问题,本文研究了基于分组路由和传输控制技术的立方星通信网络和协议,实现了立方体卫星星地、星内子系统间的端到端通信,具有重要的应用价值。论文首先分析了立方星各子系统间通信特点,并针对其特点梳理了通信协议的设计需求,提出一种将每个子系统都当做星地一体化网络节点的空间网络通信协议模型;进而对网络协议的实现进行总体设计包括协议的层次划分,协议栈进程模型选择,协议栈的应用编程接口交互流程设计以及协议栈报文的路径规划。在此基础上,论文研究了高性能网络协议栈实现的主要技术,并针对这些主要技术结合立方星特点提出设计方案,包括协议栈的缓冲管理技术,协议栈数据零拷贝技术,协议栈网络接口管理技术,路由选择技术以及传输控制技术。随后针对各立方星子系统通用功能设计实现了协议栈系统服务请求及处理,包括协议管理、网络连通性检查以及节点复位重启系统服务。最后,论文实现了立方星空间网络协议原理样机,并搭建了测试系统,对设计的协议功能及协议栈各个系统服务请求执行情况进行了测试。测试结果表明本文设计的系统能够满足立方体卫星子系统端到端的通信需求,证明了本文设计的算法和方案的有效性。