软件定义卫星网络通过设计开放、标准的数据平面接口支撑数据与控制平面的解耦,能够实现网络态势与控制的逻辑集中,进而支持网络业务定制与应用创新,近年来受到了世界各国的高度关注,国内外学者在协议和处理机制上已经开展了大量研究。然而,软件定义卫星网络的安全性问题尚未得到广泛重视,其面临的安全威胁日益凸显。本文以软件定义卫星网络的安全增强为背景,深入分析了软件定义卫星网络面临的主要安全威胁及现有卫星网络中的主要安全手段,重点针对用户接口和南向接口的安全性问题开展了深入研究,主要工作包括:首先,针对软件定义卫星网络用户接口的快速安全切换问题,提出了一种身份基快速安全切换策略IDFast。该策略巧妙地利用软件定义卫星网络的拓扑时变特性,设计了支持高效切换的身份基签密机制,充分利用星间、星地链路构成的一体化网络,实现多用户终端与多星载交换机的多跳在网实时高效身份认证与会话密钥协商。理论证明,IDFast具备正确性、保密性、完整性、可公开验证性、不可否认性以及前向安全性。实验表明,与TLS协议相比,IDFast效率提高了77.5%。其次,针对软件定义卫星网络南向接口的安全问题,设计了一种基于量子密钥分发的安全通信方法QKDFlow。QKDFlow充分挖掘新兴的星地量子密钥分发技术,通过在控制器端与星载交换机端分别部署相应的量子密钥分发系统,使用量子密钥分发系统产生的安全密钥对OpenFlow控制协议数据实施一次一密加密,确保了控制通路数据传输的无条件安全性。为了弥补现有量子密钥分发系统缺乏计算仿真能力的不足,基于量子密钥分发系统的物理器件模型,设计开发了一套全新的量子密钥分发物理器件仿真系统SSPC,评估表明:该仿真系统真实度高,能有效用于星地、自由空间等各类场景下的密钥分发仿真。以SSPC及量子密钥分发信息处理平台CLIP为基础,在Floodlight和OpenvSwitch平台中实现了QKDFlow机制。实验结果表明:QKDFlow机制可有效提供信息论安全的软件定义卫星网络安全控制。最后,对全文内容进行了总结,并对下一步工作进行展望。