身份认证是保障网络空间安全的关键机制之一。单因子身份认证方法存在容易被攻击、安全性弱的不足,使用包括用户生物特征在内的多因子身份认证成为当前的主要途径。本文针对多因子认证方案在不同应用环境中所面临的问题,以增加方案的安全性和运行效率为目标,结合零知识证明技术研究多因子远程认证方法。与已有方案在本地认证用户因子的方法不同,我们提出服务器远程直接认证用户多个因子的思路,分别为单服务器场景、移动云计算以及物联网环境设计了多因子身份认证方案。本文的主要贡献包括:针对单服务器环境,本文提出了一种基于混沌映射的安全远程多因子身份认证方案,该方案使用用户身份标识（或用户的凭证）、用户密码、用户生物特征三个因子,所有因子均作为密钥的一部分由远程服务器认证并参与密钥协商过程。该方案首次提出了混沌零知识证明的概念,使用切比雪夫混沌映射作为底层密码机制,并和模糊提取器技术相结合来实现远程多因子身份认证和密钥协商,具有密钥小、计算开销低的优点。该方案不会泄露用户的任何敏感信息,可防用户伪冒。使用 Real-or-Random（RoR）模型和 Burrows-Abadi-Needham（BAN）逻辑对方案进行了安全性分析和证明。该方案比现有的其他方案具有更多安全属性,可以抵抗更多安全攻击,且计算时间和通信开销相对更少。针对移动云计算环境,本文提出了一种新的多因子认证方案,该方案基于零知识证明和模糊提取技术,同时达到了多因子远程认证（远程服务器对包括用户生物特征的多因子进行认证）、单次注册（一次注册获得一个凭证并用于登录认证多个服务器）、无认证中心在线认证（注册中心或可信第三方不参与在线认证过程）的目标。论文提出了零知识令牌（zero-knowledge token,ZK-token）的概念,并基于椭圆曲线和哈希函数进行了设计实现。与其他现有解决方案相比,该方案具有更好的可用性、可扩展性和安全性。使用RoR模型和BAN逻辑对方案进行了形式化安全分析,并针对其他已知的攻击进行了安全性讨论。本文实现了该方案并进行了测试,测试结果表明该方案具有相对较低的计算和通信开销。针对物联网环境,分析表明,已有方案易于遭受强内部特权攻击和网关节点数据泄露伪装攻击,且不能提供安全便携的撤消找回方法。针对这些问题,本文提出了一种多因子身份认证方案。该方案基于非交互零知识证明,结合椭圆曲线密码和模糊提取技术,满足物联网环境交互次数少的要求。使用RoR模型和BAN逻辑对方案的安全性进行了分析验证。对比结果表明,该方案与其他已有方案相比,有较低的通信开销,且在保持同级别计算时间开销条件下,增强了身份认证过程的安全性。