信息安全是信息社会急需解决的问题之一，它已经成为信息科学领域的一个重要的新兴学科。其中心内容是信息的保密性、完整性、认证性和抗否认性。目前，最实际可行的办法是通过对信息进行加密实现信息的保密性，通过对消息实施数字签名以提供信息的完整性、认证性和抗否认性。双线性对，也就是代数曲线上的Weil对和Tate对，最初在密码学中只是用来攻击椭圆益线密码系统和超椭圆曲线密码系统。然而，2000年Joux利用超奇异椭圆曲线上的Weil对构造了一个一轮三方密钥协商协议，这可以说是密钥协商协议中的重大突破之一。2001年Boneh等又利用双线性对设计出了实用的基于身份的加密方案和短签名方案。此后双线性对成了构造基于身份密码系统以及各种数字签名方案的重要工具，也成为了密码学界的研究热点之一。本文的主要成果有：(1)从如何建立和管理相应的基础设施以确保密钥真实性的角度，介绍了传统的公钥基础设施、基于身份的公钥密码系统、基于证书的加密和无证书的公钥密码系统，分析比较了它们各自的基本思想、优缺点，并对未来的发展方向作出了展望；(2)总结了几个经典的基于双线性映射的加密方案和数字签名算法；(3)利用多线性映射、D.Boneh的多方密钥协商方案以及Chameleon哈希，提出了一个新的指定多个验证者的签名方案，并证明了新方案满足不可转发性、不可伪造性以及签名者身份保密的性质，并且具有较高的效率；(4)首次提出了一个基于双线性对和身份的可转化限制验证者签名方案，并证明了该方案具有不可伪造性和不可转发性。该方案不仅具有基于身份密码系统的优势，同时也能解决数字签名中真实性和隐私性之间的冲突，可以应用于电子选举、电子拍卖以及招标等领域。