Un servizio wcf non è altro che un file .svc che può essere integrato in asp.net e quindi protetto come qualsiasi pagina aspx, usando i cookie, membership api e quant'altro. In pratica facendo una pagina di login autentichi l'utente e poi lo mandi alla pagina che ospita Silverlight, in modo che tutte le successive richieste al servizio .svc vengono accompagnate con il cookie.
In alternativa leggi qua http://www.winfxitalia.com/articoli/communication-foundation/sviluppare-servizi-rest-web-wcf-p-9.aspx#title_1