随着信息技术的飞速发展，信息容量进一步扩大，保密通信对密钥资源的需求与日俱增。基于算法的传统经典加密体制已经渐渐不能够满足这种高增长的需求，而且量子计算机的发展也一直威胁着RSA公钥体制的安全性。量子密钥分发（QKD）作为一种可靠的密钥分发体制，理论上具有绝对的安全性，结合一次一密的Vernam加密法，就能够保证保密通信的绝对安全。在众多QKD协议当中，差分相移量子密钥分发（DPS-QKD）以其更容易实现的架构，更高的密钥生成率和更远的传输距离而备受关注。本文首先通过调研相关文献，论述了QKD的研究意义和研究目的，介绍了QKD的发展沿革和研究现状，对量子力学基本原理也作了简要回顾。接着对三大主流的QKD协议——BB84、B92、E91分别从架构、原理和效率等方面进行了介绍，并着重介绍了DPS-QKD的密钥分发原理、架构和安全性。在逐一研究了DPS-QKD系统的关键器件之后，通过设计制作数据采集模块，编写Verilog功能模块，搭建了DPS-QKD系统，实现了密钥的分发。然后，针对可能对DPS-QKD系统发起攻击的窃听方式逐一进行了分析，并研究了DPS-QKD对抗这些窃听方式所采取的防御策略，我们发现DPS-QKD相比BB84一个明显的优势就是能够有效地对抗光子数分裂（PNS）窃听。最后，结合实验，从QKD系统的弱相干光源和单光子探测器两个方面提出了改进建议。