随着计算机和网络技术的迅速发展,网络安全变得越来越重要。网络实体间的通信安全以正确的身份识别作为基础,目前仅以对称密码技术作为实体身份鉴别的方式已经不能满足网络规模日益扩大的要求,各种分布式计算、网格应用技术、电子商务、电子政务的发展都要求研究和发展以公钥密码技术作为基础的公钥基础设施(PKI),解决目前PKI存在的各种管理和安全问题。本文针对目前PKI存在的用户私钥的安全保存问题,私钥的可便携性问题,以及及时有效的证书撤销状态更新问题,提出一系列具体的在线公钥系统方案,以期改善PKI的设计使之更好地推进网络安全技术的发展,同时,本文围绕着上述主题研究相关的服务器代理签名、解密方案,以及安全的认证协议的研究与设计。本文主要贡献和创新点如下:(1)提出了一种利用凭证服务器来安全保存和使用用户私钥的方法,该方法要求服务器存储用户的私钥信息,当用户需要使用其私钥时,以在线方式通过口令认证后下载或直接在线使用其私钥,即使服务器被攻击,也不会威胁到用户私钥的安全性。本方案由于采用了用户存储设备来存储信息熵大的其它认证时所需的秘密信息,它能够支持用户弱口令的选择。根据私钥的使用方式的不同提出了三个具体协议:在线安全认证并下载用户私钥的协议OCMA_Gen,在线服务器代理签名的协议OCMA_Sig,在线服务器代理解密的协议OCMA_Dec,在随机预言模型(Random Oracle Model)下证明了将私钥分解为两部分进行签名的安全性,并在此基础上分析了OCMA_Sig和OCMA_Dec的安全性,另外,在随机预言模型和理想密码模型下对所提出的方案OCMA_Gen进行了安全性证明,并实现了这三个方案的实验原型,进一步验证了方案的可行性;(2)提出了一种利用在线双服务器联合认证用户的方法,该方法能够支持用户端弱口令的选择,其优点是虽然服务器端能验证用户输入口令的正确性,但即使是合法服务器也无法获取用户的登录口令,在一台服务器被攻击的情况下还能够保证系统的安全性,这个方案可以克服传统单服务器认证系统中服务器被攻击后带来的安全威胁问题。在这种方法的基础上提出了两个通用协议----基于口令的双服务器联合认证协议TSAP以及认证及密钥交换协议TAKE,　以及一种基于TSAP认证协议的在线双服务器代理签名和代理解密的方案,该方案的优势是用户只需具备正确的用户名和口令,就可以让两台服务器代理使用其私钥进行签名或解密,而任意单台服务器无法独立使用其私钥或者得到用户的登录口令;(3)基于动态口令验证技术提出了一种基于散列函数的强口令认证协议SPAS,