空间互联网传输协议和存在的问题

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1、空间互联网传输协议和存在的问题　　摘要　　空间通信需求的迅猛发展使得空间互联服务成为研究热点。由于空间网络具有子网异构，网络拓扑复杂，链路时断时续，传输时延大等特点，在传输协议上区别于地面互联网。本文从空间互联技术的特点和要求出发，综合分析了空间互联网的关键协议，并阐述了目前存在的若干问题。　　【关键词】空间互联网空间数据系统咨询委员会（CCSDS）延迟中断容忍网络（DTN）　　随着航天技术的发展和互联网的广泛应用，使得目前可以在不同的任?罩?间共享地面和空间通信资源，人类产生的日益增长的空间通信需求越来越得到满足，空间任务不断增加。如何借

2、助当今的互联网技术，将地面互联网引申到空间，构建空间互联网，为通信中继，对地观测和导航定位等应用提供基础支撑，是目前科学家研究的热点。　　1空间互联网　　空间互联网是指利用地面互联网的技术优势，以卫星星际链路为物理传输媒介，按照高效利用、综合集成的原则，将太空中的信息资源进行有机连接，构建具有与地面互联网类似的应用服务能力以及能与地面良好互通的综合一体的太空信息网络。相比与传统的地面互联网，空间互联网中数据链路模型中包含着运动的卫星和航天器，因此随着运动引起的位置变化，会导致网络拓扑动态变化。同时，太空网中设备无线连接，和地面通信连接时断时

3、续、传输延时大、误差率高、上下行传输速率不对称，这都要求空间互联网要采用统一的传输协议，尽量减少不必要的协议转换。但是地面网络广泛使用的TCP/IP协议体系并不能适应上述空间互联网的特征，因此需要研究适应空间网络性能的协议。　　2关键协议　　2.1CCSDS协议　　CCSDS（ConsultativeCommitteeforSpaceDataSystems）即空间数据系统咨询委员会，从20世纪90年代开始，致力于开发空间通信系统和数据系统，对地面TCP/IP协议进行了改进，提出了一系列的空间网络协议，包括数据链路层至传输应用层一系列协议，现

4、已广泛应用于世界范围的空间通信中。在CCSDS退出的百份建议书中，提出了大量有前瞻性和创新性的概念和技术，比如以分包遥控（TC）、分包遥测（TM）为核心的常规在轨系（COS），解决了中低速率异步数据流的传输问题；之后进一步提出高级在轨系统（AOS），将航天器的载荷数据和工程数据合二为一，统一为一个数据流，能够支持宽带数据传输，是目前大多数航天器的数据处理机制的首选方案。在网络层到应用层，其提出的空间通信协议（SCPS）和文件传输协议（CFDP），能够支持空间大数据文件的安全可靠得传输处理。2001年初，我国的神舟二号飞船是国内公用航天器首次

5、采用CCSDS标准，实现了高速多路复接器。根据我国航天科技发展规划，在未来的月球与深空探测任务中，将通过国际互联网形式增加轨道覆盖率，同时要为国外航天任务提供更多的测控支持服务，因此在航天测控通信领域逐渐采用DDSDS标准已经成为必然。　　2.2DTN协议　　DTN起源于美国喷气推进实验室对行星际互联网的研究，其数据处理模式为收集尽可能多的信息，打包发送到下一个节点，基于空间传输特点，提出了延迟容忍网络（DelayTolerantNetworking，DTN），后来DTN又融合了中断的概念，适用于处理时断时续的连接和传输延迟大的网络互联体系

6、。这种体系架构特点是用同一种网络技术的网络节点构成域，域之间通过DTN网关连接，这种传输模式可以保证当网络断开时，或者当网络延时较长时，在端与端之间传输的稳定性。BP（BundleProtocol）协议是DTN协议体系的网络互联协议，类似地面互联网中的IP协议。它是一个无会话协议，基于存储转发的路由管理，支持异种网络之间的端到端通信。当下一跳路由不可用时，可以将数据暂时保存等待再次建立连接，使得传输更可靠。LTP（LickliderTransmissionProtocol）协议是将数据信息聚合成较长的LTP块进行传输，能检测丢失或损坏的块，

7、并采用自动重传的机制，提高相邻节点间传输效率和可靠性。　　3存在的若干问题　　针对上述空间互联网的关键协议，相比传统TCP在空间网络传输时性能和稳定性都有所提高，但是也存在一些问题。　　3.1路由技术　　空间网络环境复杂多样，网络拓扑不断变化，需要优化路由策略，比如采用多种路由方式组合，同时对于多播的需求，如何进行可靠路由都有待进一步研究。　　3.2安全问题　　空间网络子网异构，链路易受干扰，因此在安全接入、安全切换、安全路由等方面受到不同方面、不同层次的安全威胁。比如物理层要考虑连接完整性，数据链路层要考虑连接机密性和认证，网络层和传输层

8、要考虑认证、访问控制等。DTN网络中的BP协议将密钥分发机制和验证机制分离，提升了网络节点无法实时交互的安全性。　　3.3网络仿真　　空间互联网的建设需要高投入，通过搭建仿真平台