D2D通信技术是在基站控制下的设备间直通通信。由于通信距离短、设备直接通信以及复用小区资源,用户之间的数据传输不需要经过基站。因此,D2D通信技术可以提升频谱利用率、减轻基站负担、改善用户体验。然而,移动通信技术和计算机网络技术的高速发展促使通信业务类型更加丰富,用户除使用传统语音业务以外,各种类型的应用程序使得用户数据暴露在无线通信信道上。因此,随着移动通信丰富业务的蓬勃发展而带来的安全问题引起了研究学者重视,也成为各项业务继续发展的制约因素。如何保证用户的通信数据不被窃听,防止隐私泄露,保证数据传输的保密性、完整性和不可否认性是当前D2D通信中重要研究内容之一。因此,本文基于数学理论难题和密码学理论,结合D2D通信特点,从认证密钥协商协议设计和D2D用户数据安全共享方案设计入手,研究D2D通信安全。具体研究内容如下:(1)首先,介绍了D2D通信安全的研究现状,指出当前针对D2D通信安全的研究主要集中在物理层方面,而对D2D应用层安全研究目前很少。然后,介绍了一些当前D2D通信中的认证密钥协商协议的设计方案,并指出这些方案中的不足。最后,结合当前D2D通信技术特点,指出D2D通信应用层安全需求,介绍本文研究方向。(2)其次,为满足D2D通信中认证密钥协商协议的安全需求,考虑到用户终端进行身份认证和密钥协商存在的安全问题与计算能力之间的制约问题,提出一种基于椭圆曲线离散对数难题的D2D用户快速认证密钥协商协议。该协议通过对用户注册与认证密钥协商阶段的安全性与计算量进行综合分析,基于ECDLP难题为用户在注册阶段分配唯一身份标识符。通过增加用户注册阶段服务器的计算量,有效降低认证密钥协商阶段的计算量,在保证通信安全需求同时,提高用户进行认证密钥协商的效率。(3)最后,在移动社交网络应用场景下,设计一个基于用户社交网络属性的D2D数据安全共享方案。该方案首先考虑到用户在社交网络上的配置属性与交互特性,如用户的地理位置、个人爱好和在线交互等信息构建用户之间的信任度。该信任度可以保证在D2D用户检测时,获得具有与请求用户之间信任关系更紧密的目标用户,因此避免了非法用户响应用户请求而进行通信。另外,为保证用户的个人爱好等隐私信息不被窃取,本文采用同态加密算法对用户的个人爱好信息进行加密。本文设计的D2D用户数据安全共享方案,采用数字签名算法和数据加密算法保证认证消息和数据消息在传输过程的可认证性,保密性和完整性。