人们对无线通信日益增长的需求,促使了无线通信技术在近几十年间飞速发展。但是,不像有线通信,无线通信的具有开放性,信息的传播暴露在视野之下,同时无线信道不像有线信道那样稳定,越来越丰富的通信服务对无线通信系统的稳定性和安全性提出了更高的要求。传统的加密算法由于无线通信介质的开放性而更容易遭受安全上的危险,而物理层安全利用信道的唯一性和互异性来实现信息加密,可以极大地提高无线通信系统的安全性。协作通信作为一种提升无线通信系统可靠性的技术,能够较好的解决无线传输中信号的衰减与多径效应。压缩感知(Compressed Sensing,CS)作为一种能够突破传统采样速率的技术,能够在采样的同时对数据进行压缩,并且能够与物理层安全相结合,作为无线通信系统的安全机制。本文着眼于基于协作通信与压缩感知的物理层安全技术,将其应用于不同拓扑结构的无线通信网络中,以误码率(Bit Error Rate,BER)与安全容量非零概率((>0))作为系统可靠性与安全性的评价指标,通过仿真与实验,提出了系统在窃听节点存在且窃听节点信道状态信息(Eavesdropper Channel State Information,ECSI)未知条件下基于放大转发(Amplify-and-Forward,AF)的单源单中继(Single-Relay Cooperative CS-AF)与多源多中继(Multi-Relay Cooperative CS-AF)两种无线网络协作通信物理层安全模型,并提出了新的安全测量矩阵的获取方法,通过仿真与实验验证了所提出方案的可行性。