量子保密通信基于量子力学的基本定律可以提供信息无条件安全传输的保证,其中心是量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）。QKD能够允许两个合法的参与者在窃听存在的情形下安全地分享一些秘密数据（密钥）。然而,由于理论和现实应用之间的差距,实用化的QKD系统容易遭受到各种各样的攻击,如光子数分割攻击、探测器效率不匹配攻击、以及时移攻击等。幸运的是,测量设备无关量子密钥分发（Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution,MDI-QKD）协议能够免疫QKD系统实现中最重要的安全漏洞,即所有的探测器边信道的攻击。而且,结合诱骗态技术,MDI-QKD还能够消除不理想单光子源的安全威胁。因此,诱骗态MDI-QKD协议是解决实用化QKD系统中安全问题的一个最有前景的方案。基于此,研究具有实用化的MDI-QKD协议,对量子保密通信实际应用以及信息安全理论的发展与完善都具有十分重要的意义。本文重点研究了MDI-QKD协议的设计和分析。第一,简要描述了量子保密通信的概念及发展现状,并展望了量子保密通信技术的前景。第二,给出了量子保密通信相关的物理基础,主要包含量子比特、量子逻辑门、量子态不可克隆定理、海森堡不确定性原理、量子光学器件、BB84协议和B92协议,以及时间反转的EPR纠缠协议。第三,结合诱骗态和即插即用结构,提出了一种不可信光源下基于偏振编码的两用户MDI-QKD协议。在该协议中,只采用一个光源,并由不可信的第三方（甚至可以是窃听者）所控制,这不仅突破了最初的两用户MDI-QKD中光源是可信的这一假设的限制,还解决了多个光源带来的实际应用困难的问题。该协议的安全性建立在BB84协议和时间反转EPR纠缠协议的基础上。数值分析结果表明该协议的密钥率和可信源下的MDI-QKD的密钥率几乎一致,并且该协议降低了同步系统的复杂度,以及提高了贝尔态测量的成功率。我们的工作表明基于不可信的第三方共享的探测器和激光源,可以构造一个量子密钥分发网络。第四,提出了一种基于簇态的多用户MDI-QKD协议。该协议中,测量设备是一个可以区分所有16个簇态的四粒子分析器,当测量端公布一个成功的测量结果后,四个合法用户中的任何两方均可以产生安全的密钥。我们进行了协议的安全性分析,且推导并计算了不同偏振失配下的密钥率。结果表明,在偏振失配参数为0.015的条件下,当密钥率大约为10^-6时,该四用户MDI-QKD协议可在光纤信道中安全传输280km。我们所提的方案不仅可以应用在低损耗系统中,而且也可用在具有预报检测单元的短距离高损耗系统中。我们的工作给量子网络以及多用户量子通信的发展提供了一个重要途径。