随着网络的不断发展，信息安全在网络应用中的重要性日益凸显。公钥基础设施PKI(Public Key Infrastructure)技术利用非对称密码学的优势，为用户提供安全服务，成为了商务和信息系统安全实施的保障。但PKI技术在实际应用中会降低安全连接的效率，影响用户体验。TLS是借助PKI技术与用户进行安全连接的重要协议，在安全Web通信中有着十分重要的作用。本文在实现TLS安全连接的同时，针对当前PKI和TLS实际应用存在的一些效率问题，分别从TLS握手协议的客户端、服务器端和证书路径构建三个方面来进行改进。具体工作如下：(1)客户端关闭进程后重新进行安全连接，会话重用机制则不能发挥作用，故对客户端的会话重用机制进行改良设计。完成了基于JSSE定制TLS安全连接的实现，对会话信息进行了保存。最终实现了会话重用的长久可行性，提高了其在实际应用中的效率。(2)当服务器的访问量较大而缓存容量相对有限的情况下，为了有效提高会话重用机率，对服务器缓存机制进行改进。在建立了基于JSSE的TLS协议服务器的基础上，将LRU置换算法应用到缓存机制中，从而提高了服务器缓存的利用率。(3)针对网状域间构建证书路径时间复杂度高的问题，提出了基于域间CA认证的加速构建算法。建立了基于VCP的全球PKI模型，完成了域内虚拟证书路径(Virtual Certificate Path)的构建。选出的超级节点负责域间的沟通，从而减少了证书路径的长度，整体加快了网状域间CA的认证速度。