计算机技术、通信技术和传感器技术的发展,极大的推动了无线传感器网络的快速发展。成本低、部署方便、感知能力强、自组织等特性,使得无线传感器网络在军事、环境、医疗科学等领域获得了广泛的应用。与此同时,各应用场合对传感器网络均提出了许多安全需求,安全问题已成为传感器网络进一步发展与应用的瓶颈,密钥管理问题是无线传感器网络安全的核心问题。国内外研究人员在这个领域做了大量工作,主流的密钥管理方案是基于密钥预分配机制的。它可以分成两类:确定性密钥预分配方案和随机的密钥预分配方案。本文结合确定性与随机性的思想,引入了逻辑分组与部署知识,提出了两个高安全且高连通的密钥管理方案。主要工作如下:(1)对确定性的密钥预分配方案和随机的密钥预分配方案进行了深入的分析与比较,指出了各自的优缺点。明确了高安全且高连通的密钥管理方案的实现要素。对现有经典的高安全且高连通的密钥管理方案进行了深入的理论分析和实验验证。(2)提出了基于分组和交叉的密钥预分配方案。该方案利用了Blom方案在网络规模较小时具有较好安全性能的特点,结合了网络逻辑分组的思想。理论分析与实验结果表明该方案具有很高的安全性和网络连通率,但是可扩展性不足。(3)进一步提出了基于部署知识的多项式预分配方案。该方案利用了Blundo方案的安全性思想,结合了网络预期部署的相关信息。理论分析与实验结果表明,该方案不但提高了网络的安全性、连通率,而且可扩展性也得到了极大的增强。