随着互联网技术迅速发展和普及,并逐步从科研机构和大学走向企业和一般家庭,它的功能也从单纯的信息共享变为一种大众化的信息传播工具与商业服务传递方式。随着电子商务的蓬勃,特别是网上银行、网上合同、电子签名、网上支付等电子商务应用越来越广泛,这使得电子商务交易的风险性和不确定性加大,从而对认证的要求越来要高。日前的认证的核心基本上是基于哈希函数完成的。本文对新一代的两种哈希函数进行了研究,分析及优化设计。针对Ghash的关键技术GF(2m)乘法器进行了设计,并设计了一种低能耗的乘法器结构,并且针对目前网络的缺陷,提出了一种Ghash只认证方式GMAC的EPON相结合的认证方式。针对目前无缘光网络上行加密下行认证的潜在威胁,本文设计了一种结合GPON基于GCM的双向认证加密流程,提供了更高的安全性。本文基于千兆速率对设计的GF(2m)乘法器的优化结构进行了实现,结果表明Ghash只是AES资源消耗的15.3%。本文设计的GMAC认证方式弥补了802.1x单向认证缺陷。基于FPGA平台,本文对SHA-3的8种候选算法进行了分析比较,并对其中的吞吐量最高的LUFFA算法进行了结构优化设计。并在FPGA平台上进行了实现,实现结果表明该结构优化方案比原有的结构提高了吞吐量。基于Ghash的认证加密模式GCM,本文提出了一种适用于PON结构的双向加密流程,提高了原有上行认证下行加密的安全性。