随着无线通信技术的快速发展和移动应用的日益增加，保证无线通信的安全性变得越来越重要，也越来越困难。与有线网络相比，确保无线网络的安全性面临着更大的挑战，这主要是由于无线媒介的广播特性导致的，因此攻击端能够较容易地从无线通信的信道中窃听或插入信息。在众多的无线网络攻击形式中，基于身份的攻击是攻击端常用的攻击手段，同时也会极大的降低网络的性能。因此，在无线网络中能否准确地认证参与通信用户的身份至关重要。另外，最近学术界也越来越关注在物理层解决该安全认证问题。无线物理层的一些独特性质也可以用来增强无线网络的安全性能，这些独特性质包括无线衰落信道的唯一性、随机性、位置互异性以及无线信道互易性。本文针对无线网络，提出了一种新的无线物理层询问-应答式身份认证机制。该机制既适合单向的认证，也适合双向的认证。这种认证机制充分利用上述物理层的独特性质，并采用OFDM技术作为其物理层通信技术，能够适用于大多数的现代无线通信系统。在认证过程中，认证的双方在物理层交换询问-应答信号，使得身份认证信息被一串随机数和信道衰落所保护；并且由于对应答信号的取逆操作和信道互易性的存在，只有认证用户端能够验证该身份认证信息，而攻击端无法获得该身份认证信息。本文在不同的信道模型下对提出的身份认证机制做了大量的仿真，并在Sora软件无线电平台上评估了该机制在实际环境中的性能。仿真和实验结果均表明，在不同的信道条件和遭受攻击的情况下，提出的身份认证机制的认证误识率和拒识率均较低。因此，本文的研究成果对无线网络中的物理层身份认证具有重要的理论意义和参考价值，并为无线网络的物理层安全研究打下了坚实的基础。