近年来,无线传感器网络得到了极大的发展。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中的重要信息。然而,无线网络环境的开放性以及节点的脆弱性使得无线传感器网络面临严重的安全问题。本文主要研究无线传感器网络中的密钥管理问题。传感器网络的资源限制使得传统的有线网络中的密钥管理方案不能直接应用于无线传感器网络。本文首先回顾了无线传感器网络的发展、应用以及面临的安全问题,在此基础上着重研究了无线传感器网络密钥管理的特点、分类以及性能评价指标。在对基于多项式密钥管理方案研究的基础上,针对密钥协商过程中能耗较大的问题,采用设计的多项式分片机制,并融入c-neighbor思想,提出了一种改进的基于多项式的密钥管理方案RDPB,可大幅度减少会话密钥建立过程中的计算开销。仿真实验与性能分析表明,该方案具有较高的安全性;在对双线性映射技术研究的基础上,提出了一种基于双线性映射的密钥管理方案BPKMS,该方案在簇头间以及簇头与基站间会话密钥建立过程中采用双线性映射,在簇头与普通节点间会话密钥建立过程中采用预共享密钥管理方法,并在会话密钥管理过程中加入认证机制,保证了密钥协商的安全性。性能分析表明该方案具有计算开销小、通信开销小、内存开销小以及安全性高等特点。