随着空间信息技术的高速发展,低轨卫星网络在全球通信、导航定位、气象预测、灾害监测和军事应用等方面发挥着越来越重要的作用,不同于地面网络受地理条件、自然灾害等多种因素的限制,低轨卫星网络全球无缝通信的特点将为下一代互联网随时随地的全球通信能力发挥基础性的作用,因此,低轨卫星网络高效安全组网具有重要作用。然而,传统的动态路由协议在链路进行切换的过程中采用断链重连的方案,这种方案一方面会使得网络中的路由信令大量增加,造成网络拥塞,另一方面,路径切换时延大,使数据包在路径切换时间内无法继续发送,很大程度上降低了网络利用率;另外,由于卫星网络具有开放的特性,其路由过程和数据传输过程对比传统的地面网络存在更明显的安全隐患,例如更容易受到恶意节点的攻击,造成网络异常等。基于上述问题,本文主要进行低轨卫星网络高效安全组网方面的研究,具体的研究成果和贡献概况如下。针对路径切换时延大的问题,提出了一种拓扑探测与数据转发并行的路由协议,该协议以传统按需路由协议为基础并对其链路切换部分进行改进,采用基于链路状态预测的拓扑主动探测机制,打破了传统网络链路断链重连的模式,根据轨道的周期性与规律性预测节点的运行轨迹,在链路完全断链之前提前进行路径的切换,完成重路由过程,保证路径持续可用,提升网络资源利用效率。基于NS3搭建了低轨卫星组网仿真平台,实现了提出的路由协议,并采用类铱星的极轨道仿真场景对系统性能进行验证。系统级仿真平台包含60颗低轨卫星节点,运行轨道设置为6条,每条轨道有10颗卫星,并且设置了反向缝和极区断链这两个极轨道典型的链路特性。仿真结果表示,所提出的路由协议对比传统协议在丢包率和吞吐量上都有明显提升。针对恶意节点攻击导致的网络异常问题,本文提出了适用于低轨卫星网络的星间自适应监测与认证技术,该技术要求网络中的每一颗卫星节点都主动对其邻居节点进行路由行为与数据传输行为的实时监测,并通过神经网络分析其行为模式,找到具有安全隐患的邻居节点并主动发起安全认证。于此同时设计了基于复杂网络中心性原则的滑动窗口机制,在保证安全性能的前提下降低节点的计算负荷。在低轨卫星系统级仿真平台中加入了安全模块,验证了神经网络检测的准确性,并计算了滑动窗口大小的最优解。仿真结果标明,所提出的星间监测与自适应认证技术在恶意节点的攻击下可以有效提升网络吞吐量,提升网络防御能力。