天地一体化网络存在拓扑高度动态变化、接入用户种类繁多、资源受限以及信道高度暴露易受攻击的特点,使得作为网络安全第一道防线的接入认证方案变得极其重要。现有安全接入认证方案多是基于公钥体制,采用集中式认证方法,通过网络地面控制中心进行统一认证。然而,由于天地一体化网络时延大、信道间歇连通且拓扑高度动态变化导致用户频繁切换接入,使得这种集中式认证会带来额外大量的计算与存储开销,影响用户的接入服务质量。针对上述问题,本文以轻量级运算和匿名认证技术为切入点,设计安全接入认证方案和切换认证机制,以保证接入认证安全的同时降低认证开销,主要工作如下:第一,为保证接入认证安全的同时降低通信开销,本文提出一种轻量级匿名接入认证方案。首先,引入异或和哈希运算对用户真实身份进行匿名处理。然后,设计一种多次接入认证方案,将认证功能转移给LEO卫星,无需第三方参与以减少认证交互次数。同时,一种基于安全上下文传递方式的快速切换认证机制被提出,通过星间认证并采用散列函数构造切换会话密钥,在降低运算量的同时避免用户频繁切换导致的重认证问题。然后,进行了性能分析。最后,通过BAN逻辑证明和安全特性分析,证明该轻量级匿名接入认证方案可以抵抗中间人、重放、拒绝服务等攻击。第二,根据本文所提出的轻量级接入认证方案设计了一种天地一体化网络接入认证系统。该系统基于EXata仿真软件进行各个节点的部署和搭建,设计并实现用户终端节点功能模块、可信网络地面控制中心节点功能模块及卫星终端节点功能模块,再利用EXata内部的Connection Manager功能对系统各个节点模块进行连接管理,实现天地一体化网络轻量级接入认证原型测试系统。第三,基于所搭建的天地一体化网络接入认证原型系统,对本文所设计的天地一体化网络轻量级匿名接入认证方案分别从认证成功率、认证时延以及认证开销三个方面进行测试,测试结果表明,该方案可以在保证接入认证安全的同时,降低通信和计算开销,并显著降低了认证时延。