随着三网合一的逐步推进，EPON作为PON网络的代表，具有带宽高，成本低，结构灵活简单等优点，被认为是最佳的解决方案之一。但是EPON网络结构为点到多点，上行数据共享同一信道，下行数据广播发送，并且由于其帧结构透明，因而存在严重的安全问题，能否解决好安全隐患决定了EPON的大规模应用前景。本文根据EPON系统的基本原理、网络结构和研究现状，总结分析了现有的EPON认证与加密方案，指出了这些技术方案所存在的缺陷，并给出了相应的解决方法。针对EPON中的伪装问题，设计了一种基于发现注册过程的嵌有密钥交换协议的双向认证方案，利用椭圆曲线签名算法对OLT和ONU进行身份认证，并理由Diffie-Hellman密钥交换协议，实现会话密钥的安全传递。针对系统中的窃听问题，根据ONU测距和轮询带宽分配的原理，设计两种基于时间标签的加密方案。第一种方案将时间标签与注册结束后共享的会话密钥相结合，经Hash变换输出的信息摘要作为AES初始密钥；第二种方案将时间标签嵌入AES算法中的密钥扩展过程中。两种方案均利用时间标签实现密钥的动态改变和安全更新，大幅度提高系统安全性。针对多业务环境下单一安全方案不能满足所有业务需求的问题，讨论了多业务的分级加密，对业务进行分级和组合，保证安全性的同时尽量减少系统资源的消耗。最后利用编程和仿真软件对本文的算法进行仿真实现，仿真结果证明了本文认证和加密方案的可行性。