高通信速率、高能效、高稳定性、强安全性和低成本水声网络的研制对于海洋监测、勘探以及资源开发等研究领域具有非常重要的实际意义和经济价值。由于水声网络受自身特性和通信环境限制,往往面临严重的安全攻击和威胁。所以,鉴于水声通信面临的安全威胁和安全需求,设计对应的水声通信安全技术和安全系统具有非常重要的实际意义。本文主要研究水声通信物理层安全（Physical Layer Security,PLS）技术,旨在实现水声环境下的保密通信。本文的主要研究内容如下所示:首先,阐述了物理层安全相关技术,并对其发展及原理做了详细的介绍。然后,对比介绍了一些水声安全通信技术以及一些常见的水声正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）场景下的PLS技术。在此基础上先在较为简单的移动OFDM系统中提出了一种密钥加密算法,利用相位旋转技术影响调制后的星座图,从而达到隐蔽调制方式的目的。考虑移动通信相对运动时产生的多普勒效应,同时考虑了多普勒频偏与相位旋转之间的相似关系,采用循环前缀（Cyclic Prefix,CP）法在接收端对接收信号解密时同时对多普勒频偏进行补偿。接着给出了一种水声OFDM密钥加密算法,在水声多径多普勒信道下,利用一维混沌系统产生的混沌相位旋转加密矩阵对OFDM系统中的子载波进行相位置乱加密。针对水声通信中多普勒效应和所提算法间频偏相似的特点,接收端采用线性均衡（Linear Equalization,LE）技术进行多普勒补偿的同时物理解密恢复有效信号。由于混沌序列具有初值敏感性,生成的密钥只有共享密钥的合法接收端才能知道,可以达到一次一密的加密效果。最后在水声通信OFDM场景中给出了一种定向调制结合人工噪声（Artificial Noise,AN）安全通信算法,频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）定向调制技术克服了传统相控阵调制仅仅在方向维度上可实现信息安全传输,可当窃听端位于合法接收端距离较近时将无法确保系统安全性的问题,本文分析了距离和方向相关的FDA在水声PLS安全通信中的应用,考虑了水声一致多普勒场景对FDA的影响,推导了窃听用户的信干噪比（Signal to Interference Noise Ratio,SINR）闭合表达式,推导分析了系统保密速率,系统中断概率等安全通信指标。