联网密钥管理及安全认证系统是全国高速公路联网收费平台的核心组成部分。现行系统始建于2006年,运行至今,系统的技术架构和功能设计已无法满足“撤消省界站”新收费模式下的国产密码算法迁移、设备在线发行、在线充值、在线交易、智慧高速车联网等新业务需求,迫切需要进行技术重构、功能拓展、密码算法迁移。为此,本文研究基于支持异构开发、单业务升级和高并发集群部署的微服务框架和国密算法的高速公路联网收费认证平台的设计与实现。本文首先分析高速公路联网收费认证平台的功能性、非功能性和接口需求,给出该平台的密钥管理、证书申请、发行认证、充值认证和交易认证五大功能模块结构,依据微服务架构思想阐述了密钥管理、证书管理、发行认证、充值认证和交易认证五个子服务系统的处理逻辑,设计优化认证平台的证书申请和下载、身份认证、设备激活和交易认证4个关键算法,设计了密钥管理数据表结构、证书管理数据表结构、发行认证数据表结构、充值认证数据表结构、交易认证数据表结构,提出了密钥管理模块、证书管理模块、发行认证模块、充值认证模块和交易认证模块的实现方法。在上述工作基础上,基于微服务架构的Spring Boot框架技术、Linux和Windows操作系统、Oracle数据库管理系统、Intelli J IDEA、Rabbit MQ、国密算法和密码机,采用C#和JAVA编程,开发实现了高速公路联网收费认证平台,并进行实验测试。测试结果表明,该平台解决了新增业务的功能需求,并提高了高速公路收费系统的并发处理性能、安全性和可维护性。本文开发的高速公路联网收费认证平台支持子服务系统单独升级发布,可自动化部署;通过优化身份认证算法,有效降低了数据交互量,提升验证速度和验证成功率,通过批处理设备发行和证书申请,减少了交互次数,从而提高业务处理速度。该平台已应用于省级联网收费认证业务,运行效果良好。