量子密钥分发作为量子通信的一种关键技术,它将量子理论与信息论完美地结合在了一起,可以说具有理论上的绝对安全性。但是,因为那些存在缺陷的实验器件,如不完美的单光子源、低探测效率的单光子探测器等,量子密钥分发的实际应用和理论存在着巨大的差距。这些差距往往表现在通信系统的性能方面,比如密钥生成率和最大安全通信距离等。这差距甚至会引入安全漏洞,从而招致很多针对性的攻击,这些都会对通信过程的安全性产生极大的威胁。人们为此付出了很多努力,其中,Lo等人提出的测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)可以解决大部分的测量端漏洞,从而可以杜绝那些针对测量端的攻击。MDI-QKD也因此成为了安全性较高的、可实际部署的量子密钥分发系统。基于此,本论文对测量设备无关的量子密钥分发协议做出了进一步的研究。在本篇论文中,我们开篇介绍了本文的理论背景,介绍了量子通信的最新研究进展。并对量子密钥分发协议的发展做了一定的总结。之后,我们分别在渐进情况下以及有限数据集下详细地介绍了测量设备无关量子密钥分发的理论和协议,给出了不同情况下的密钥率公式。在渐进情况下,我们的结果显示了非对称信道下信道透射率与最佳信号强度之间的线性关系。而在有限数据集下,我们引入了标准误差分析法,并以此来分析有限码长效应下统计波动对系统性能和参数优化结果的影响。我们还介绍了一种多维编码方案MDI-QKD协议,讨论了该协议的特性并将其与普通编码方案的MDI-QKD协议进行了对比,我们结果进一步的验证了该方案的可行性。我们的分析结果可以为MDI-QKD的实验与应用提供有价值的理论参考。