动态可重构的自组织低轨卫星网络具有延迟低、抗毁性强、机动灵活等优势,是构成天基综合信息网络的核心元素。低轨卫星网络包含星座、星群与编队等多种网络结构,链路时空尺度跨度大,拓扑高动态变化,网络重构时延长,导致数据传输过程中存在丢包与延迟严重等问题。另一方面,卫星通信环境更为开放,卫星易受攻击,因此星间安全路由成为关键问题。具体的研究成果和贡献概括如下:低轨卫星网络可实时回传遥感数据,在军事通信与应急救援等领域发挥着不可或缺的作用。本文研究卫星数据下行传输过程中的路径建立机制,主要解决协作卫星(当前与地面站可视的卫星)变更所导致的传输中断问题。提出了一种新型的路径持续服务时间路由度量,用于衡量路径支持数据下行的时间,并以路径持续服务时间最大为目标,决策最佳下行路径。依据卫星运行轨迹的可预测性,引入了继承协作卫星(下一颗与地面站可视的卫星)。协作卫星运行偏离地面站,致使传输路径中断,若路径包含继承协作卫星,可继续回传数据,传输过程不中断,避免了路径重构。基于NS3搭建了低轨卫星网络系统级仿真平台,网络包含低轨星座与编队,卫星可自主建立星间链路。应用持续服务时间最大化路由向协作卫星下行数据,并与传统路由策略进行仿真对比,验证所提策略在卫星数据下行传输方面的有效性。考虑卫星网络中潜在的路由攻击,如恶意丢弃数据的灰洞攻击和破坏路由进程的中断路由攻击等,并结合卫星网络特性,设计了一种节点安全性估计的度量,该度量面向业务类型,综合考虑了数据转发熟悉度、响应时延、路由中断率、路由连通率与链路通断频率。受网络状态影响,合法节点可能表现异常,因此提出了基于网络状态评估的评价权重因子动态调整机制,在网络状态较为拥塞时可进一步识别恶意节点与行为异常的合法节点。在此基础上,设计星间多路径路由协议,根据传输跳数、节点所处网络状态评估等级与安全性评估结果,建立多条网络状态佳且受攻击概率低的容错路径,提高数据传输可靠性。在所构建的低轨卫星网络仿真平台中,设置恶意节点并仿真实现所提路由协议,验证其在卫星数据传输方面的安全性能。