随着量子计算机的发展，基于计算复杂度的传统加密方法遇到了前所未有的威胁和挑战，与此同时，量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)与次密加密相结合使得绝对安全的加密成为可能。但是目前QKD系统的密钥生成速率还远不能满足实际应用的需求，本文通过对网络传输模块、GLLP公式以及私密放大实现优化来提升最终秘钥生成速率，具体包括以下研究内容：1、考虑到数据传输速率影响到Alice和Bob数据交互的速率，从而间接影响到密钥生成速率，因此，高速数据传输的研究对于提高密钥生成速率、促进QKD系统的实用化具有非常重要的实际意义。同时，QKD系统的实用化必然要求其能满足长距离传输的需求，并要求传输是可靠且稳定的。为了满足后处理模块彼此之间高速可靠并且长距离的数据交换的需求，本文采用光纤替代原有的网线传输。同时，针对QKD系统在后处理阶段的网络交互数据种类多、数量大，且要求按序到达的特点，本文在光纤传输中设计了适用于QKD系统的高性能网络传输协议、基于数据交互速率的封包策略以及针对MAC层的传输可靠性保障方案。2、为了抵御非理想光源状态下的原始BB84协议的PNS攻击，人们提出了诱饵态BB84协议，本文分别对两种协议下基于GLLP理论进行了安全性分析，并给出了安全码率长度上界公式。为了能够在基于硬件FPGA实现的QKD后处理系统中加以应用，针对GLLP公式的特点，采用FPGA设计并实现了GLLP公式，并对其正确性测试。3、私密放大般采用Toplitz矩阵进行哈希运算从而降低密钥泄漏量，从而得到安全密钥。本文采用LFSR实现矩阵哈希运算，同时针对矩阵运算数据量大的特点，采用分块和整体移位的方式优化，提高并行度，从而加快私密放大的最终安全密钥输出速率。为了进步加速优化，根据矩阵运算理论，采用快速傅里叶变换进行矩阵运算优化加速，在硬件平台移植了FFTW库并对其进行了矩阵运算速率测试。