物联网作为沟通物理世界和数字世界的桥梁,大大增强了社会生产生活中信息的互通和决策的智能化。而无线传感器网络作为其信息感知层的组成,实现了将物理世界的实体数字化的关键功能。随着技术的发展,无线传感器网络在越来越多的方面发挥着日益重要的作用。但无线传感器的布设环境、范围、数量等因素导致为传感器节点更换电池或充电非常不方便,如何提高无线传感器网络的能量有效性是研究热点之一,设计合理的能量有效性评估指标是无线传感器网络的一项重要的基础工作。另一方面,由于无线电传输的开放性使无线传感器网络容易受到窃听或干扰,而多路径路由协议能提供可靠、安全、荷载均衡的路由服务,但目前对多路径路由协议的研究较少关注能量的有效性,因此,有必要设计一种能量有效的安全多路径协议,使其能够在网络寿命和安全性方面有良好表现。本文所做的主要工作和创新点如下:(1)提出了一个能量有效性评估指标。在深入分析了目前无线传感器网络的能量模型、用于提高能量有效性的机制与算法、目前能量有效性评估指标的局限之后,从平衡网络能量分布的角度出发,提出“每有用比特能量成本”(ECPUB)的评估指标,指标借鉴了经济学中“效用”的概念,提出对数据量的惩罚函数的概念,将sink节点需要的和实际接收到的数据量考虑在内,指标也考虑了发送与接收的能耗、剩余能量对能量有效性的影响。通过实验仿真数据量、数据有用程度和节点能量分布不均衡程度对指标的影响,结果表明指标能有效反映这些参数和能量有效性间的关系。将指标应用于LEACH协议中,实验表明无线传感器网络95%节点的生存时间延长了7%-12%。(2)提出了一个能量有效的安全多路径路由协议。由于传统的安全多路径路由协议往往忽略其网络能量消耗的因素,因此本文提出一个能量有效的安全多路径路由协议EESMR(energy-efficient secure multipath routing protocol),该协议以在无线传感器网络中被广泛使用的AOMDV协议为基础,在多路径的建立阶段,考虑节点的剩余能量和安全性,并将ECPUB指标引入路径的选择中;在数据传输阶段,结合(t,n)门限秘密共享方案,采用多条路径进行传输以提高安全性,并根据路径的安全概率确定路径数以节约能耗。仿真实验表明EESMR协议能够在保证网络功能性和安全性的同时提高网络的生命周期。最后,对本文工作进行了总结,并对未来研究方向进行了展望。