利用无线信道的随机性来生成密钥为保证移动环境安全提供了新的选择。由于接收信号强度相比于其它无线信道特征更容易获取,因此基于接收信号强度的点对点密钥提取研究方案受到广泛关注。相比于大量点对点无线密钥产生的研究,基于无线信道特征如何在多个设备之间生成群密钥的研究工作相对较少。为此,本文主要关注多个无线设备(设备个数大于2个)之间的群密钥生成问题,主要贡献如下:1)分析了三种现有的无线群密钥生成算法,包括差分提取群密钥算法、基于最大生成树的群密钥生成算法以及逐段提取群密钥算法,逐个讨论了算法中存在的不足。其中,差分提取算法生成群密钥的过程需要进行多次密钥协商,且提取的群密钥容量较低;基于最大生成树的群密钥生成算法需要判断群组内的最大生成树,但是在实际情况中寻找群组内的最大生成树实属不易,且每产生1比特密钥就减小对应边重的方法时效性较差;逐段提取群密钥的方案虽然安全性较高,但是分段提取的做法最终可能会造成密钥生成过程的时延较长。2)提出了一种新的单群密钥提取方法。针对差分提取群密钥算法存在的不足,本文提出了一种新的基于成对生成策略的群密钥提取算法。该方案根据群内中心节点与其余各节点间本地密钥的最短长度,利用均匀分布随机产生密钥,随之通过一次一密的方式成对生成群密钥。进而从理论上证明了当群内节点数大于2时,所提方案的群密钥容量完全优于文献方案,同时实现复杂性更低。3)针对现实情况中群内节点的分布可能较为分散,则上述单群群密钥提取方案存在重大缺陷:考虑距离带来的传播路径损耗,则节点之间相互提取的本地密钥容量差异较大,致使群密钥容量严重受限。为此,我们提出了群密钥的多子群层次提取算法,该算法可分解为两个问题:一是子群划分问题,二是群密钥协商协议。第五章研究了子群划分问题,研究如何将群内节点划分至多个子群,以最大化每个子群内相互节点间的信噪比(以优化子群密钥容量),随后证明了该信噪比以子群划分的最优化模型可以通过执行固定K类的置信度传播(K-AP,Generating Specified K Clusters by Affinity Propagation)算法得到。第六章则基于子群划分结果进一步提出一种基于聚类算法的群密钥提取方案,此方案适用于群内节点的分布为任意拓扑结构的情况。并证明了所提算法相较于成对生成策略群密钥生成算法可以实现密钥容量的提升,实验仿真验证了上述理论的正确性。