传感器网络是由大量传感器节点组成的分布式无线网络。确保传感器网络节点间建立共享密钥,对于传感器网络的安全通信至关重要。由于传感器网络节点的资源限制,许多传统的密钥分发方案,如Diffie-Helman密钥交换协议、KDC密钥分发中心、RSA公开密钥体系等,并不适合传感器网络。现在常采用的是预先分发密钥的方案,但这些方案对节点被物理捕获的安全耐受性不好,随着敌手物理捕获节点数量的增加,预分发的密钥会较快泄漏。 本文分析了有限域GF(q)上对称二元多项式的数学模型,给出了一个构造有限域GF(q)上对称二元多项式的方法,评估了多项式的计算开销和多项式的关键参数对密钥预分发方案安全性能的影响。 在以上分析的基础上,本文提出了一种基于2-hop邻居密钥协商的密钥预分发方案,一种基于分组部署策略的密钥预分发方案和一种基于立方体的密钥预分发方案。在这些方案中,不直接分发共享密钥,而分发可计算共享密钥的有限域GF(q)上的对称二元多项式给节点。多项式确保方案具备安全阀值,当敌手捕获的传感器节点数量不大于安全阀值时,网络安全不受影响。 通过使用2-hop邻居密钥协商或分组部署节点的方法,可进一步提高方案的安全阀值,并且当敌手捕获的传感器节点数量超过安全阀值时,网络安全性能的下降也较为缓慢。通过借助立方体空间预分发多项式,基于立方体的密钥预分发方案可同时具有较高的安全连通概率和安全阀值。试验结果表明,相对于常用的几种传感器网络密钥预分发方案,本文提出的方案具备更好的安全性能,能显著提高网络对节点被物理捕获的安全耐受性。