技术的高速发展与量子计算机的问世给传统的基于复杂数学计算的加密方式带来了巨大的威胁,如何保障全球网络通信的安全性是亟待解决的问题。量子密钥分发可生成理论上绝对安全的密钥,其在保障通信安全方面具有得天独厚的优势。地面量子密钥分发网络受限于光纤信道损耗,而在空间中量子信号的低传输衰减和可忽略的退相干性,使得卫星-地面量子密钥分发对于远距离或洲际用户提供了最有吸引力的解决方案。利用量子卫星作为可信中继节点完成远距离的量子密钥分发请求,可以实现洲际乃至全球量子密钥分发。然而,目前自由空间中只有一颗量子卫星,为提供全球覆盖的安全通信,有必要部署一个包含多个量子卫星的量子卫星网络。这就提出了如何构建量子卫星网络从而能够具有更好的密钥中继能力的问题。为解决上述问题,本论文围绕“如何构建量子卫星网络以及如何利用密钥资源”的问题,设计了量子卫星网络的组网架构,并提出了量子卫星网络路由与密钥资源分配策略。本文的主要创新工作如下:第一,针对量子卫星网络的组网结构设计问题,提出了集中式与分布式协同的量子卫星密钥分发组网架构,该架构基于软件定义网络技术,通过部署总控制器与分域控制器,能够全局把控网络的连接与资源情况,从而能够更智能、更合理地制定路由与密钥资源分配策略。第二,针对如何分配量子卫星网络的密钥资源问题,提出了基于单路径的路由和密钥资源分配（S-RKRA）方法,建立了量子卫星网络的密钥资源消耗模型。基于低轨量子卫星星座的多种形态,探讨了量子卫星节点、轨道数量以及链路形式和业务数量对该算法密钥中继性能的影响。仿真结果表明,量子卫星网络中IOL的存在与否会造成业务成功率高达50%的差异,即使业务量比较大时,也能带来20%的差距。第三,针对面向量子密钥分发的量子卫星网络中密钥资源的有效分配问题,提出了一种基于量子密钥资源剩余率的多径路由和密钥资源分配算法（RR-M-RKRA）,该方案提出了量子卫星通过多路径生成量子密钥的方法以及密钥资源剩余度的概念,考虑了密钥池中的剩余的密钥数量对LEO量子卫星星座的QKD性能的影响。仿真结果显示,RR-M-RKRA算法较S-RKRA算法密钥中继业务成功率可提高20%,且密钥资源剩余度参数R取值0.4时RR-M-RKRA算法的效果最好,性能可提高18%。