随着互联网的高速发展,许多应用服务器搭建在云服务器上依托于云计算中心提供服务,云计算的优点不可否认,但随着国家对物联网发展的支持力度越来越大,未来指数级增长的可穿戴设备连入云计算中心后,将会造成网络拥堵,延时高,服务质量低,带宽被大量占用等问题,当前的云计算结构已无法处理这样的情况。因此,“雾计算”作为云计算的延伸在2011年被提出,并迅速出现基于不同应用场景的雾计算架构。雾计算能够减少云的压力,起到过滤、聚合用户信息的作用,提升了传输效率,降低了延迟性。然而,虽然雾计算的架构有利于未来物联网的发展,但雾计算架构下的网络通信并不安全。而认证和密钥协商协议结合各类认证机制,会话通信方相互认证身份,计算产生会话密钥用于后续有效会话通信,是能够保证安全通信和隐私保护的一种重要机制。出于对传输数据的安全性,保证网络通信能在公共信道中安全传输数据并且会话通信方的密钥不被泄露给攻击者是维护当前网络稳固发展的第一要务。因此,本文针对现有认证密钥协商协议作了多方面深入的研究,对现有多个存在安全漏洞的协议进行攻击并提出改进方案,发表于多篇论文中;其次根据雾计算本身的特点,基于两种不同应用场景设计了不同功能,高效、轻量且安全的协议。其中,第一个协议中,雾节点作为中间传递节点,协议通过模糊提取器,异或和哈希散列函数实现;第二个协议中,雾节点用作验证用户的节点,协议通过椭圆密码曲线密码系统实现。而协议的安全性则由协议形式化代码分析工具Pro Verif,BAN逻辑证明进行协议的仿真并推导结果的形式化安全分析进行验证,另一方面通过模拟攻击者从多个现有攻击方式进行非形式化安全分析来证明协议的安全性。而协议的性能分析则借由对比相关协议的存储和通信成本来证明协议的高效性。