大数据背景下,信息技术发展迅速,人们可以通过网络传递各种各样的信息,但信息泄露事件时有发生,导致人们对信息安全的关注度和需求日益提高。幸运的是,已经有相应的密码技术为安全通信保驾护航。加密可以实现信息的机密性,从而确保未授权用户不能得到消息内容。签名可以实现信息的认证性、完整性和不可否认性。后来,为了解决大量签名单独验证时效率低下、工作量大的问题,Boneh于2003年提出了聚合签名的思想,通过批量验证,即将来自不同用户的签名聚合为一个短签名,验证者只需要验证最终的聚合签名的有效性就可以证明这些签名的有效性,大大减少了通信负担并且提高了签名的验证效率。而在有些情况下,人们对信息安全的需求更加复杂,需要同时满足不同的安全需求,例如机密性、认证性、完整性和不可否认性等,这种情况下只加密或只签名无法满足实际需求。传统的方法是依次对消息进行加密和签名,这样虽然可以满足安全需求,但是计算量和通信成本几乎是签名和加密之和,效率很低。数字签密应运而生,它能够在一个逻辑步骤内同时完成数字签名与数据加密,同时保证消息的机密性、完整性、不可否认性和认证性。与传统方法相比,数字签密的通信成本更低,效率更高。学者们对聚合签名和聚合签密技术进行了大量的研究,并设计出了许多具体方案。但是现有方案大多存在以下问题:多数方案易受伪造攻击而不安全、聚合签名易与消息个数线性相关导致其长度过长、难以应用到具体的场景中去等。本论文在总结现有相关方案优点和不足的基础上,给出了这些主要问题的解决方案,以下是主要研究内容:（1）分析改进了 Kang等人提出的高效的无证书聚合签名方案。本文对Kang等人的方案进行了安全性分析,发现方案存在严重的安全问题,即不能抵抗第Ⅱ类型敌手的伪造攻击。为了解决这一问题,我们对方案进行改进,并结合可撤销的思想,提出了一个支持用户撤销的无证书聚合签名方案,该方案不仅是安全的,而且还可以根据需要随时撤销用户。其次,方案在聚合签名长度、计算量、通信成本等方面有明显优势。（2）提出了四个适用于异构车载网中V2I安全通信的签密方案。方案不仅是安全的,可以同时实现机密性、认证性、完整性和不可否认性等安全需求,而且可以在异构系统（PKI和IBC）中实现双向通信;其次,方案可以批量验证签密密文,提高了验证效率;最后,通过与一些现有方案进行分析比较,表明本方案在计算代价、通信代价和存储代价方面都具有优势。