信息安全一直是通信技术的重点研究方向,而且正在从军事、机密部门逐渐向民用普及。本文选取目前国内应用最广泛的GSM无线移动通信网络作为研究对象,从它的短消息和GPRS两种数字通信通道入手,利用各种成熟的对称与非对称加密算法,设计出安全、可认证的通用传输协议,并由此开发出一些典型的应用。本文有如下几个研究重点:一是注重分析与利用理论上安全的算法,并尽可能地防止各种可能攻击;二是不但从信息保密的角度去考虑安全,还要从防篡改、防伪造、不可否认的认证等多角度保证全面的通信安全;三是研究如何在受限环境下的安全通信,主要包括传输量和传输速度的限制。本文中,作者独自开发的重点之一是自行编写非对称加密与签名算法中重要的可移植的大整数运算算法,并对加密算法及加密模式的分析与选用提出了自己的见解。其次是尝试设计一种通用性强、扩展性好的轻型安全通信协议,包括数字证书及通用加密信息格式的设计。最后利用这种通用协议设计出几个典型的应用——点对点安全短信、安全数据备份、安全电子签名与安全电子支付,并描述了较具体的解决方案。本文还对其它安全应用或其它通道的安全协议的设计具有重要参考意义。