随着移动通信网络的不断发展,有限的频谱资源成为了制约蜂窝网络性能的主要原因。设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信基于蜂窝网络和蜂窝用户共享频谱资源,可以用来改善网络中的频谱利用率。该技术在未来将成为5G通信中的关键技术之一。由于移动设备一般电池容量较小,计算性能也较差,物理层安全作为传统加密方法的替代方案受到了越来越多的关注。本文首先着重于提高蜂窝基站区域的整体质量和效率。主要在保证蜂窝用户节点物理信道安全性的同时,减少D2D用户节点的功耗。为了满足这两个要求,本研究使用D2D用户节点作为中继节点或者干扰节点来辅助蜂窝用户节点来防止窃听。由于D2D网络中节点的移动性和网络结构的不稳定性,DUE和CUE的配对很有可能发生改变,这导致了更多节点之间的通信和计算。如果这些都交由基站处理,无疑会增加BS的负担。本文通过提出一种分布式算法来解决网络的优化问题,将计算分配给网络中的各个节点。通过最大化蜂窝用户的物理层安全性同时和最小化D2D用户的功耗来优化整个D2D网络的效率。每个网络节点使用分布式算法将全局优化问题划分为多个简单子问题,减轻了基站的负担,并且更加适合于D2D网络结构的不稳定性。本文后半段着重于引入社交网络的概念来提高D2D网络的物理层安全。主要是将节点间的社交关系转化为节点之间的信任关系,通信节点可以使用空闲的可信任D2D用户作为干扰来提高系统的物理层安全。提出一种信任更新机制来激励空闲D2D节点作为干扰参与到需要发送信息的D2D节点的通信当中。空闲D2D节点如果选择干扰会牺牲自己的功率和通信机会,但是信任更新机制会对其进行补偿,提高该节点下次通信时得到其它节点辅助的概率。利用博弈论来对系统建模,最终得到D2D节点的干扰决策以提高系统物理层安全性。