随着计算机网络融入了生活,复杂的网络环境更需要各种各样的加密算法。自公钥密码算法被提出已经衍生出多种多样的算法,尤其是为了抵抗量子计算机攻击,已经产生了基于格理论的加密算法,但代价较大。实际上往往为了追求性价比并不是简单的提高算法强度,而是选择适合需求的加密算法。本文对两个实用的场景下的签密和加密方案本文进行了研究,主要工作如下:(1)在多对一的场景下,针对以往的聚合签密方案需要多次群内双线性运算和指数运算,计算效率较低的问题,本文基于无证书模型提出了一种安全高效的无双线性对运算的聚合签密方案。所提方案聚合了以往无证书的签密并优化了加密过程,在生成密钥的hash函数中加入聚合解密用到的参数,在弃用了双线性对之后保证了安全性并且降低了计算的复杂度。在分析了随机预言模型下的安全性和效率之后,所提方案避免了密钥的线性化,在强抗碰撞性的Hash函数条件下,具有机密性和不可伪造性,并且有更高的计算效率。(2)在广播场景下,针对以往的匿名广播加密中密钥分发机构的效率较低的问题,本文提出了分等级的匿名广播加密方案。在现有的匿名广播加密方案的基础上将广播中的用户分层为树状结构,利用父层用户的私钥组和公共参数生成子层用户的私钥,使第三方(PKG)减轻了负担。所提方案将匿名广播加密的安全模型延申到匿名分层广播加密上,理论分析表明所提出的方案具有完全匿名性,在对任意一组任意接收方的消息进行加密时,满足只有选定的用户及其上层用户才能解密的需求,并且具有强抗伪造性和不可区分性。