WCF поддерживает сессии да; но они не как сеансы ASP.NET. Сессии предназначены для доставки сообщений в порядке (и других битах и бобах), они не предназначены для добавления общего хранилища между вызовами.
Для авторизованных сервисных вызовов вы должны каждый раз присылать свои данные аутентификации; защита применяется для каждого сообщения.