随着个人消费需求的智能化,位置信息日益彰显其重要性,安全的位置验证必不可少。目前,针对位置密码学的研究已经取得了大量的成果,但是,如何以区域为凭证信息,设计基于区域的密码协议在位置密码学领域涉及较少。基于区域密码学的目标是将参与方所处的物理区域作为唯一的凭证信息来实现某些密码学任务,如基于区域的加密,基于区域的数据存储位置保障等。构造区域验证协议是实现其他基于区域密码协议的基石。区域验证协议应满足对于指定区域内的任意用户,在基于区域验证协议后,验证者能够判断用户是否存在于该指定区域内。本文针对任意多个共谋敌手攻击,提出了基于有界检索模型(bounded retieval model,BRM)的协议设计。在2-维环境下,设计了安全的区域验证协议,其目标是验证用户是否位于指定区域内。首先,构建了区域验证协议的系统模型,分析了面临的安全威胁和敌手攻击模型,给出安全定理。然后,提出了2-维空间下的区域验证协议,对协议进行分析阐述协议实现原理;并在此基础之上,对区域验证协议进行了扩展,设计了基于区域的群组密钥交换协议(Area-based GKE)。随后证明所提协议的安全性,根据区域验证协议需要满足的安全定义给出相应的定理,进而采用可证明安全理论来证明区域验证协议的安全性;描述了Area-based GKE协议需要达到的安全目标,并阐述和证明了所提协议的安全性。而后,对所提协议的误差进行了分析,探讨了协议实现过程中随着验证者拓扑位置的不同误差值的变化规律,分析出适合不同用户的协议配置策略。最后,分析和比较了相关协议的性能,将本文所提的基于区域的群组密钥交换协议与已有的典型GKE协议进行了性能的分析和比较。本文所提区域验证协议采用了基于位置密码学的BRM模型,既能够验证用户所处的区域信息,又能够抵御多个敌手的共谋攻击,能够提供密码学意义上安全的区域验证服务;在区域验证协议基础上提出的Area-based GKE协议,使得位于区域内的用户高效的计算出共享的群组会话密钥,实现安全的群组通信。