随着人们对通信网络的性能和安全需求的不断提高,第五代移动通信技术(The5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G)发展迅猛并得到了前所未有的关注。5G作为实现万物互联而提出的新一代移动通信技术也成为学术领域研究的一个热点。5G无线网络具有灵活性、开放性和高度异构性的特点,不仅可以提供传统的语音和数据通信,也可以应用到车联网、智能电网、智慧城市以及智慧医疗等场景。5G网络为人们带来便捷的同时,也面临各种各样的安全和性能挑战,比如用户隐私保护、数据安全传输、高并发接入以及资源受限等。由于发送方发送的数据中含有大量隐私和敏感信息,在数据传输过程中一旦发生数据泄露,将会给用户带来无法估量的损失,因此数据安全传输至关重要。在大规模物联网场景下,大量设备高并发接入,若是对每个设备单独认证,会使认证开销巨大且网络负担过重。对于资源受限、保护措施有限的物联网设备,不能够完全依靠预置共享密钥或者公钥证书的方式进行认证。面对这些挑战,有必要对用户隐私和通信安全做进一步的探讨与研究。本文对5G网络中可能出现的安全威胁进行了分析,通过研究现有的隐私保护和认证方案,提出了两个高效且安全的接入认证方案。1、针对传统认证过程中大量物联网(Internet of Things,简称Io T)终端与5G网络之间的接入认证过程存在认证开销大的问题,提出了一种基于无证书签名的多方认证加密方案。结合无证书聚合签名技术,简化认证过程并确保数据传输过程的安全性。所提出的方案将访问认证过程和数据传输过程合二为一,不仅实现了多方认证,而且提供身份的匿名性和不可否认性。另外,当多个Io T设备同时执行身份认证时,将终端的信息和加密的数据发送到访问和移动性管理功能网元(Access and Mobility Management,简称AMF),并且通过验证AMF生成的聚合签名来验证数据的有效性和安全性。安全性分析和实验结果表明,该方案是安全高效的。2、针对5G环境中高并发接入带来的信令开销问题,提出了一种基于无证书签密的快速认证和数据传输方案。该方案通过构建Io T组,由组领导者将聚合的消息发送到网络,有效地减少信令消息数量,降低信令开销并减轻网络负担。此外,该方案融合访问认证和安全数据传输过程,同时实现了一组Io T设备与网络之间的相互认证和数据传输,不仅可以简化认证过程,降低认证开销和通信开销,而且可以确保用户身份的隐私性和数据的完整性。安全性分析和仿真结果表明该方案是安全高效的。