随着移动通讯技术的迅速发展和社会信息化程度的逐渐提高,无线网络技术在信息处理及信息交换等场景中得到广泛应用。移动网络及智能移动终端设备已成为人们生活和工作中不可或缺的组成部分,但同时因为无线移动网络自身的开放性、移动性和传输信道不稳定等特点,无线移动网络中传输的数据也面临着信息泄露风险。因此,需要构建安全的通信信道以保障移动终端设备在通信过程中信息的隐私性与安全性。基于密码学的密钥交换协议(也称密钥协商协议)能够满足通信过程中身份认证和安全通信的应用需求,不仅保障了通信参与者身份的真实性,也保障了通信参与者能随时以在线的方式建立起会话密钥实现保密通信。密钥交换协议自提出以来,逐步演化出了多个种类,其中,基于口令的三方认证多密钥交换协议具有口令简单易记、系统维护方便和可扩展性强等特点。多密钥交换协议可在一次会话中交换多个会话密钥,可大大降低服务器端和移动客户端的计算成本,意味着具有更好的应用与服务扩展性,服务器端可在不显著降低其服务性能的同时为客户端提供服务。Li等人和Tsai等人分别在2012年和2016年提出了基于口令和ECC的多密钥交换协议(3MPAKE和THMEP),均声称提出的协议具有高效、安全、可扩展强等特点。然而我们发现Li等人和Tsai等人提出的协议均不能抵抗离线口令攻击。为了解决这个问题,我们改进了客户端注册阶段的协议流程,在3MPAKE协议设计的基础上设计了一个新的基于口令的三方认证多密钥交换协议,该协议在BPR安全模型下可证明安全,能实现两个客户端和服务器端之间的身份认证和交换会话密钥的不可区分性。此外,我们还分析了新协议的安全特性,新协议可抵抗离线口令猜测攻击、冒充攻击、已知密钥攻击和未知密钥共享攻击。最后,论文将新协议和近几年其他研究者提出的三个相关协议在安全性和性能两个方面进行了比较,说明了新协议能够有效权衡安全性、通信代价和计算开销三者之间的关系,实用性更强。为了验证协议在真实环境中的确实可行性,本文基于Bouncy Castle加密组件,在Windows系统和Android系统中实现了新协议。实验结果表明,新协议的计算时间开销在毫秒级,且未涉及双线性对、Map-to-Point哈希运算等复杂计算,可以支持资源相对受限的移动设备。