由于网络的开放性特点，信息安全问题也就显得日益突出。要保证在公开信道中传输的数据的安全性，最重要的手段之一，就是采用数据加密和认证。而现代密码体制总是假定加密算法是公开的，因而密码系统的安全性就完全取决于密钥的安全。在开放的网络中，面对的是许多的用户群，群成员的频繁加入和退出给密钥管理系统带来乐巨大的挑战，如何建立一个完善的密钥管理系统，既能方便用户的随时加入和退出，又能保证前向安全和后向安全，还要使整个系统开销最小化，这正是密码学和信息安全研究的重点之一。论文从密钥管理的一个重要方面——密钥分配的角度，对广播加密和密钥预分配进行了研究，其主要贡献如下：(1)在密钥分配方案中，对一个随机化的广播加密方案进行了修改和完善，修改后的方案，用户的密钥存储仅为(l+1)个，但却能使所有退出用户都无法得到解密，而且可以保证非退出用户以概率1地得到解密，同时新方案在一定条件下可使传输成本最小。(2)在密钥分配方案中，基于密钥预分配方案适宜于无线传感网络的低运算能力、低存储量等特性，引入随机密钥预分配方案(RKPS)，提出一个基于单向散列函数的密钥预分配方案。该方案在保证节点连通度情况下，大大减少节点计算、传输的消耗，而且使剩下节点间链路失效比率也大大降低。(3)在密钥分配方案中，提出了一个基于广播加密方案的会话密钥分配方案。该方案安全有效，在中心控制密钥量上较之以前基于二叉树结构的方案有显著的优势，能保持到一个常数O(1)，而用户密钥存储量不高于其他方案的存储量，并且很容易扩展为多对多群组通信方案。(4)在新成员加入协议中，引入了一种预留节点方案，保证新成员加入后，原成员的密钥不会发生改变，而用于加密会话密钥的加密密钥自动地更新。(5)在传感器网络中，利用预分配密钥和网内动态分配相结合的方式构造密钥管理树，提出了一个基于结点位置的无线传感器网络密钥预分配与动态分配策略，实现了整个网络内部的安全通信，为研究传感器网络安全提出了一种新的模式。充分利用预先获得节点的分布信息进行密钥预分配，每个传感器节点只需要预存一个密钥，降低了对于传感器节点存储器资源的占用，同时网络的连通性、安全性也显著地提高；方案采用的集中式、分布式相结合的通讯方式更能适用于大规模的传感器网络，具有较强的可行性。