近年来随着科技的快速发展，人类的活动范围也逐渐扩大，地面网络通信已经满足不了人类对信息的需求。卫星通信是目前比较理想的一种用于实现长途通信的方式，卫星网络的路由模块是卫星通信系统的关键部分，如何在卫星网络中实现支持QoS的路由算法是目前研究者比较关注的问题。由于卫星网络的特殊性，现有的地面网络路由算法不适用于卫星网络，因而必须设计合适的路由算法。本文设计了单层卫星网络(LEO)和多层卫星网络(LEO/MEO/GEO)，主要研究了如何在单层卫星网络和多层卫星网络中实现支持QoS的路由算法以及星地切换路径保护算法。本文主要做了以下三点工作：(1)单层卫星网络中，本文首先设计了时延受限代价最小的最短路径算法，该算法适用于网络负载率较低的情况。网络负载率很高时，容易出现链路拥塞，为解决这个问题，本文设计了时延受限负载均衡路由算法，仿真结果表明，该算法在一定程度上解决了网络的负载均衡问题。星间链路的不断切换会引发路由重构，若链路切换频繁，会引起路由抖动问题。针对这个问题，本文设计了降低网络拓扑抖动性最短路径算法，仿真结果表明了该算法的有效性。(2)多层卫星网络中，为降低多层卫星网络拓扑结构的复杂性和拓扑的频繁切换，根据中轨卫星的覆盖范围，将低轨卫星分组，并设计了基于分组降低拓扑抖动性的路由算法和基于分组负载均衡的路由算法。本文证明了基于分组的路由算法可以为所有的卫星计算路由表，且通信开销很小。仿真结果表明，基于分组路由算法的端到端时延不会随着网络负载率的增大急剧增加，与未分组的路由算法相差不大。(3)星地切换发生时，原有路径失效，需要建立新的有效路径来保证通信的连续性。针对这个问题本文提出了星地切换路径保护算法，该算法是将完全重路由和路由扩展结合起来的混合切换路径保护算法。仿真结果表明，该算法降低了系统重路由的概率，降低了系统的平均时延。