为保证空地（Air-to-Ground,ATG）通信中数据传输的安全可靠,国标GB/T22239-2019指出需采用完善的加密算法进行数据加密。本文考虑到当前空地通信场景存在多条可用路径,其环境复杂多变、带宽有限,易导致数据包丢失,破坏数据传输的完整性,采取多路径传输协议有效聚合空地异构网带宽,减少数据包丢失的发生,同时利用多路径的优势保证在所有路径密钥泄漏前数据的安全性。本文首先阐述了国内外空地通信、混合加密算法以及多路径并行传输协议的研究现状,指出当前空地通信中存在用户隐私、飞机交互数据以及高层航电参数等消息泄漏问题,同时结合当前空地异构网络场景和民航数据传输标准,指出多路径传输协议在保证数据安全传输方面的优势。随后分析已部署于空地异构网络的空地数据交换管理系统的设计原理。针对该系统未考虑空地场景数据传输的安全调度问题,为在保证网络吞吐量、维护数据包完整传输的前提下实现数据安全传输,进而提出空地通信多路径端到端安全传输系统,保证单一信道密钥泄漏数据无法被破译。首先考虑到业务安全,分析了对称算法和摘要算法的优势,并结合多路径传输的特点,提出适用于空地异构网络的混合加密模型。随后研究MPTCP的子流分配算法,针对空地通信传输时延较高、吞吐量较低的问题,提出一种拥塞感知负载分布（Congestion-Aware Load Distribution,CALD）算法。算法考虑通信路径质量的变化,通过估计对应路径的拥塞窗口变化情况,自适应地调整每次子流分配,降低端到端时延,以应对空地通信的低带宽和高时延特性。最后将所提算法应用于设计的系统中。为验证所设计系统的功能和性能,本文设计了端到端传输验证平台,该平台由用户管理系统、空地链路模拟器以及端到端传输系统组成。通过空地链路模拟器模拟空地传输场景,用户管理系统实现机载用户和地面用户模拟,进而模拟整个空地通信的端到端传输过程。最后,在计算机上部署各个系统,搭建测试环境,利用端到端传输验证平台测试所设计系统功能和性能是否满足本次设计要求。最终测试结果表明,所设计系统各项功能和性能指标均达到设计要求,在保证吞吐量的前提下实现数据安全传输。