无线传感器网络有着广阔的应用前景，但目前的发展也面临着两大问题：一是网络的规模大、传感器节点的能量有限，由于节点通信需要耗费较多的能量而造成网络的寿命很短；二是传感器节点通常部署在无人值守，或非安全区域，因此面临着多种安全威胁。为解决以上问题，一方面要改进网络的路由协议，尽可能减少网络数据传输带来的能量消耗；另一方面要设计必要的安全机制，以可接受的能耗代价实现有效的安全保障。因此，设计出一种能量优化的安全分簇方法不但具有重要的理论意义，而且具有巨大的应用价值。本文针对无线传感器网络的上述问题，提出一种安全的分簇方法。该方法包含以下三部分新颖的工作：基于LEACH（Low Energy Adaptive ClusteringHierarchy）协议的多级分簇网络的构建算法、适用于多级分簇网络的身份认证机制、以及多级分簇网络下的密钥管理机制。基于LEACH协议的多级分簇网络，一方面通过将网络划分成簇仅由簇头担负高能耗的通信工作，并且通过簇头更换机制保证网络能量负载的均衡，以实现能量高效；另一方面，多级分簇的拓扑结构更加适合大规模网络的应用场景，并能进一步提高全网的能量利用率。适用于多级分簇网络的身份认证机制，以基站作为可信第三方，为网络中的相关节点提供有效的双向身份认证。密钥管理机制能有效地隔离未通过身份认证的节点，并保护合法节点之间数据传输的安全。以上三部分有机地结合在该安全分簇方法中，通过相互协作以实现建立安全分簇的目的。通过使用本文提出的安全分簇方法，一方面，无线传感器网络能有效减少网络数据传输的能耗，网络的有效存活时间相比LEACH协议增加了60%；另一方面，网络能够抵御诸如数据篡改、重放攻击、女巫攻击、路由欺骗等多种网络攻击行为。