利用无线信道特征生成密钥是物理层安全技术的一项重要研究内容,它为保障无线网络的安全提供了新的思路,同时正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统本身的多载波特性为密钥生成提供了有利条件。因此,本文探讨了基于OFDM技术的密钥生成系统中密钥提取、密钥协商两环节存在问题,并在此基础上提出了相应的解决算法和实现方案,其主要研究成果如下:首先,根据现有的OFDM下的密钥提取算法存在信道信息利用率低,密钥生成速率不高的问题,本文提出了一种斜向采样的密钥提取的算法。该算法利用多载波的随机性分布特点,在比特矩阵中采用斜向采样的方式,将影响子密钥间相关性的因素由子载波间隔变为了时间差,提高了信道信息利用率。仿真结果表明,和基于载波间隔的密钥提取算法相比,利用该算法在IEEE802.11a标准下的OFDM系统中进行密钥提取时信道利用率可以提高近一倍,密钥生成速率也大幅提高。其次,针对现有的OFDM下的密钥提取过程中存在密钥随机性不足的问题,本文提出在密钥提取中引入随机扰动。随机扰动借鉴了流密码的原理,利用矩阵中的随机序列和相关比特位进行异或,在斜向采样的基础上进一步降低子密钥相关性,提高总密钥的随机性。仿真结果表明,和不引入随机扰动的密钥提取算法相比,利用该算法生成的密钥可以通过更多项美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)的随机性测试,这表明密钥的随机性得到了明显增强。最后,通过分析现有的OFDM下的密钥协商算法存在协商效率低,适用性不强的问题,本文提出了一种利用纠错码并以单一子密钥为单位进行协商和验证的密钥协商算法。现有的密钥协商算法以总密钥为单位进行协商,协商失败后丢弃全部密钥,造成了信道信息的浪费。本文的密钥协商算法则化整为零,以子密钥为单位进行协商。协商时可以将所有密钥中一致的部分尽可能多的保存下来。在原始密钥不一致率较高时可以显著提升总密钥协商的效率。除此以外,该密钥协商算法以码字法为核心,使得现有的译码技术和多种纠错码都可直接应用于密钥协商。仿真结果表明,在原始密钥不一致率为15%时,密钥协商效率可以提高50%,且汉明码和LDPC码都可以成功完成密钥协商。