随着近年来移动和物联网技术的快速发展,设备到设备（D2D）通信已被广泛使用。IEEE 802标准为D2D通信提供了许多协议,例如Wi-Fi,LTE和蓝牙。尽管D2D通信普遍且方便,但实际上现有的短距离非接触通信方式在安全性和灵活性方面存在许多不足。例如,蓝牙传输技术和NFC技术需要相应的硬件支持。另外,蓝牙传输技术在通信时需要提前建立良好的链路,这降低了通信效率。并且由于使用了开放的通信渠道,它面临着诸如窃听,冒名顶替者攻击和中间人攻击之类的攻击。在不安全的沟通渠道下,个人身份信息,健康状况和运动轨迹等私人数据很容易泄露。所以,当发送的信息包括个人私人或敏感数据时,有必要实现安全的设备到设备的通信的方法。与其他通信技术相比,声学通信技术具有成本低、安全性好、无需特定硬件支持等优点。同时,由于声波的定向传播特性和快速衰减特性,声波通信不易被窃听,因此可以利用声波进行安全的数据传输。基于此,本文提出了一种基于音频的轻量级D2D安全通信协议,包括设备认证协议和密钥协商协议。本文的主要工作如下:1)提出了一种基于物理音频指纹的设备认证协议,将设备的ID信息编码入音频信号,利用移动设备的扬声器和麦克风对频率响应的不可克隆性,将其作为移动设备的物理指纹,从而进行双向的设备认证。经过实验结果分析,本文提出的设备认证协议在50cm以内的距离上实现了90%以上的成功率,在10cm内的成功率可以达到95%以上的成功率。2)提出了一种基于音频编码的密钥协商协议,其中发送方通过叠加特定的正弦信号将密钥信息嵌入音频信号,接收方在接收音频信号的同时发送干扰信号以防止第三方获取密钥信息。经过实验分析,本文提出的密钥协商协议在10cm以内的距离可以达到92%以上的准确率。3)对本文提出的设备认证协议和密钥协商协议的主要模块进行了安卓实现,用于后续实验分析。通过实验,本文的设备认证协议和密钥协商协议在一定的距离内均达到了较高的准确率。