随着越来越多的复杂网络体系结构的出现,各国对于网络空间的安全需求已经上升到了战略高度。如何保证不同公钥密码体制下的用户能够进行安全通信,并且设计出满足各种实际环境下的密码学方案成为学术界的研究重点,例如:5G、无线传感器以及云等实际场景中不同公钥密码体制下的安全方案的研究与应用。本文主要开展了以下工作:⑴提出了一个传统公钥密码体制和基于身份密码体制下的相互认证密钥协商协议。协议初始阶段通信双方首先通过签密技术进行相互认证,然后再进行密钥协商产生出临时会话密钥。已有的密钥协商协议大都基于单一公钥密码体制,虽然一些文献中也提出了跨域的概念,但是究其根源,通信双方的用户仍然在同一个公钥密码体制下,只是在系统中拥有多个证书授权中心或者私钥生成中心等。本文提出了一个不同公钥密码体制下的相互认证密钥协商方案,实现了不同公钥密码体制下的用户进行安全通信的过程,并且在相互认证阶段,签密提供给通信双方强有力的安全保障。同时,整个相互认证密钥协商协议可以有效的抵抗各种类型的攻击,例如:已知会话密钥攻击、密钥伪造攻击和已知临时密钥攻击等。⑵提出一个传统公钥密码体制和基于身份密码体制下的多消息多接收者的签密方案,并将方案应用在ad-hoc网络中。由于多消息多接收者签密方案被广泛应用于有线电视通信系统、广播通信系统等业务中,可作为保障用户信息安全传输的重要手段。它保证信息的发送者将多个消息通过广播信道安全地分发给多个合法用户。方案考虑到ad-hoc网络中多用户的实际情况,结合了具体的多消息多接收者的技术手段,并且运用了不同公钥密码体制下的签密方案。本文还通过大量模拟仿真实验显示了方案的实用性和可行性。⑶提出了一个传统公钥密码体制和基于身份密码体制下的双向匿名签密方案。本文方案改进了已有同类方案在效率上的不足,并且增加了密文的匿名性。同时,通过模拟仿真和效率分析可知,本文方案有着较高的效率和可行性。