天地一体化信息网络天基组网、地网跨代、天地互联,为应对复杂多域多业务动态变化、潜在的未知攻击、高性能网络互联安全控制、安全策略的合理及高效部署等问题,开展了基于形式化语义的网络安全控制关键技术研究,采用形式化语义方法,将具体问题进行形式化建模表达,赋予相应语义执行模型进行解释,在特定环境下实现语义安全性分析,从而提升天地一体化多域网络语义安全性。应用于天地一体化多域网络安全互联控制方案。取得的主要工作与创新点为:1)基于语义一致性分析的互联安全控制规则冲突检测针对天地一体化基础设施网络多域承载业务安全需求存在差异、域间互相通信问题,从天地一体化网络中依据用户类型、业务类型、安全域、安全级别、地基网络特征在域间通信中进行差异化安全控制出发,提出一种基于语义一致性分析的多域互联安全控制规则冲突检测方法。该方法能够分别表达网关能够识别的规则和支持多域配置策略,通过策略到规则的翻译,能够将配置策略转化成网关规则,并加载规则到网关实现多域网络互联互通。通过形式化语义分析证明了该方法映射安全和语义安全,确保安全控制语义一致性。通过大吞吐量流量测试表明,该方法能够简化规则,并可提高过滤效率。2)支持动态扩展的互联安全控制检测响应策略天地一体化网络时空多变,安全需求随多域网络上下文环境而发生变化,对于多样化和潜在未知攻击场景,静态地部署安全策略和针对已有攻击手动搭建安全架构已经不能适应天地一体化网络中各类用户动态安全需求。针对该问题,提出一种支持动态扩展的互联安全控制检测响应策略方法,采用一阶逻辑形式化描述了攻击者、网络、告警事件等策略,通过告警事件策略生成原子公式在语义模型中搜索攻击链,根据搜索语义树映射响应规则,依据网络速度、协议握手、五元组特征,阻断网络攻击行为,形式化分析证明了该方法语义安全。通过流量和主机行为检测、发布订阅、攻击链构造、防火墙防护等组合实验表明,该方法能够支持攻击检测和响应的泛化。3)基于进程通信语义的互联安全控制优化针对天地一体化网络多域安全控制需求,单进程正则匹配方式制约了互联安全网关的性能问题,提出了基于进程通信语义安全分析的互联安全控制优化方法,采用进程概念为中心的并行程序设计语言描述主从进程交互模型,通过赋予状态转移系统语义,实现主从进程组合语义精确地表达,通过形式化语义分析论证了该方法具有运行无死锁、饥饿,且等价于原有正则匹配语义安全性。实验结果表明,该方法能够充分发挥多核硬件优势,使用进程绑定CPU方式,减少了操作系统调度器的上下文切换开销,在复杂正则表达式情形下,比单核运行提高了一个数量级。4)基于嵌入式安全协议逻辑的策略分发协议轻量化针对承载于卫星计算资源受限的网络安全控制设备网间互联安全控制策略分发认证问题,提出了支持互联安全控制高速分发的轻量化认证方法来保证策略分发安全可信,形式化描述了认证协议,赋予了协议的执行模型,形式化语义分析论证了该方法具有秘密性、非单射同步性、单射同步性。实验结果表明,该方法能够支持互联安全控制策略高速分发。通过开展天地一体化网络安全保障实验平台试验,验证了轻量化认证协议、高性能细粒度多域互联安全控制并行优化、支持动态扩展的互联安全控制检测响应策略等方法的有效性,实现了和其他方案的协同,形成网间互联的安全受控互通、跨网攻击的实时阻断和天地一体联动防护能力。