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无证书的公钥密码体制克服了传统公钥密码体制中公钥证书的管理问题，又解决了基于身份的公钥密码体制中密钥托管的问题，已经得到了学术界相关领域的广泛关注，具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。本文从理论和应用两个方面对无证书的公钥密码体制进行了研究。在理论方面，主要对无证书的认证密钥协商协议以及签名算法进行研究；在应用方面，主要对移动IP网络和无线传感器网络的注册及认证协议进行研究，并且结合理论研究成果，提出了移动IP和无线传感器网络下的无证书密码应用协议。主要研究结果如下：1.利用椭圆曲线加法群构造了一个无双线性对的无证书认证密钥协商(CLAKA)协议。协议基于计算性Diffe-Hellman问题，实现了无双线性对的无证书隐式认证，并且得到了最小化的消息交互次数。在随机预言机模型下对协议进行安全性证明，结果表明，协议能够提供完善的安全性；同时与其他相关协议进行比较，由于算法去除了双线性对运算，因此是已知最高效的CLAKA协议。2.基于无证书的公钥密码体制，在椭圆曲线中建立了一种无证书的签名方案。算法去除了双线性对运算，提高了执行速度；具有最短的签名长度，减少了传输时延。因此，本文的签名方案适用于实时性要求高且计算能力有限的移动设备。3.设计了一种移动IP网络中基于无证书公钥体制的注册协议。通过将无证书公钥密码体制引入到移动IP网络，实现外地代理和家乡代理之间的相互认证，一方面极大地改善了基于公钥证书的移动IP注册协议的性能，另一方面也避免了基于身份的移动IP注册协议存在的密钥托管问题。由于协议中的无证书密码算法不涉及对运算，因此，与现有的同类协议相比，本文的移动IP注册协议实现了安全和效率的双赢。4.构建了一种无线传感器网络中无证书的广播认证协议CLBAS。协议基于一种具有较短签名长度的无证书签名算法CLSS和具有部分消息恢复的Schnorr签名方案，避免了基于传统公钥证书和基于身份密码体制的证书管理和密钥托管问题，同时在无线传感器网络中实现了强安全性、完善可扩展性和高效性的多用户广播认证。