经典无源光网络和量子无源光网络一直是接入网的研究热点。时分波分复用无源光网络具有传输速率高、通信距离长、可容纳用户多等优势,被认为是一种可以满足用户的长期带宽需求的接入网技术。然而,尽管无源光网络的架构一直在推陈出新,但是其安全问题却一直没有得到完全解决。相比于以太网无源光网络、千兆无源光网络等,时分波分复用无源光网络不仅在传输汇聚层增加了很多专用的帧信息,而且用户数量的增加也提升了系统被攻击的概率,这些都对该新无源光网络提出了更高的安全要求。基于上述背景,本文研究了时分波分复用无源光网络的国内外发展现状,并提出了两个协议,试图解决系统在通信过程中面临的安全威胁。(1)为了确认通信双方的合法性,本文设计了一个面向时分波分复用无源光网络的两方无证书认证密钥协商协议。在协议中改进了基于注册的单向认证机制,将认证密钥协商过程嵌入到激活流程中,解决了光线路终端和光网络单元的双向身份验证问题,为系统下一步通过主会话密钥完成加密工作提供了基础。此外,还设计了协议的通信过程和部分物理层操作管理维护帧信息。安全性分析、算法实现和性能讨论表明,该协议能抵抗系统面临的窃听、伪装、位翻转等安全威胁,同时不会影响到激活工作的正常运行,具备实际应用的可行性。(2)为了避免系统在保密通信中受到具有量子能力的窃听者的攻击,本文设计了面向时分波分复用无源光网络的量子广播通信协议。首先结合时分复用和波分复用技术,提出能与mn个光网络单元同时通信的量子广播通信模型,目的是满足时分波分复用无源光网络的广播通信需求。通过该模型,同一波长能容纳n个用户,可有效节约mn-n条波长资源,能有效地扩大可容纳光网络单元的数量。接着结合模型设计了基于纯贝尔态的量子广播通信方案。安全性分析表明,本协议能抵抗伪装、拦截-转发、纠缠-测量等攻击。效率分析表明,与其他协议相比,本协议中基于时分波分复用无源光网络构造的模型和方案都具有较高的通信效率,由于不需要额外使用单光子,因此能有效降低制备成本。