POS机生产厂商比较繁杂,本身安全保障越来越令消费者担忧,将来的某一天,POS机需要能够选择定制VoIP加密方式,以确保用户信息保密性。为此,VoIP通信密钥管理系统方案设计与研究是非常必要的。本文主要研究应用于POS机刷卡通信的VoIP系统密钥管理方案。首先,在课题研究背景下,分析当前VoIP技术和现状,尤其关注VoIP在POS机刷卡通信的应用场景。其次,分析VoIP密钥管理系统方案的需求。研究当前VoIP系统中主要的通信协议,提取VoIP通信系统需求的安全问题和主要的需求。第三,对系统进行总体结构设计。设计总体架构以及安全子模块,并且研究安全技术相关的密钥管理系统方案专业知识。第四,进行VoIP安全通信系统的设计和实现。设计了两种分别基于身份和三叉密钥树的双线性Diffie-Hellman假设的可认证双方密钥协商方案和分布式多方密钥管理方案,并通过分析验证这两种方案的有效性,最后在嵌入密钥管理安全子模块实现时应用到此两种方案实现访问控制和密钥管理。本文实现了VoIP安全通信终端系统,按照密钥实现方式为端到端加密方式进行数据的加解密,使用了完全加密的密钥管理技术,达到VoIP通信安全性和实时性的需求,使得VoIP秘密通信得到了保障。通过实验数据表明,VoIP安全终端进行多组两个终端之间POS机通信反复测试后,通过抓包解析,系统稳定可靠,没有丢包,音频信号以及清晰生动的画面没有明显的失真,POS机密态通信成功;另外数据吞吐量和密钥协商时间消耗都在接受范围内;另外对加解密后的音频语音质量MOS指标进行测试,表明本文的加解密效果较好。