随着移动通信的高速发展,世界各国已经对第五代移动通信技术(5G)开展了多方面研究,但与之相关的安全技术研究却相对滞后,5G网络安全体系对安全提出了更高要求,必须提供更高和更多层次的安全机制和更多样化的网络安全解决方案。本文以Ad Hoc网络为原型,重点研究5G移动通信系统组合安全理论中的跨层协同安全技术。通过深入分析Ad Hoc网络的特点与安全问题,阐述了Ad Hoc网络采用跨层设计的必要性,随后在现有Ad Hoc网络跨层设计方案的基础上,从物理层、链路层、网络层、应用层深入研究目前存在的安全威胁与漏洞,找到亟需解决的关键问题,进而采用以跨层设计为基础,突出协同安全的理念,设计了一种自下而上的跨层协同安全保护机制。在方案具体设计中,首先从物理层安全出发,计算通信节点保密容量,努力构建完美保密通道,采用自适应的物理层密钥交换方案,完成物理层密钥的安全生成与交换;其次针对物理层密钥生成效率低,误码率高的特点,应用自同步序列密码技术对物理层密钥进行拓展衍生,设计高效系统跨层密钥发生器,实现密钥跨层使用;最后,与网络层和应用层的系统通信协议相结合,利用以物理层密钥为种子的系统密钥序列加强各种系统通信协议的安全性,避免了多数主流的网络协议攻击方法。最终本文通过跨层协同安全设计,解决了系统密钥管理,通信安全等方面的关键技术问题,实现了自下而上的系统协同安全保护,构建了Ad Hoc网络跨层协同安全防御体系。