随着嵌入式技术与无线通信技术的发展,无线传感器网络被广泛应用于工业控制、环境监测等领域。无线传感器网络虽然有着广阔的应用前景,但也存在很多亟待解决的问题。无线传感器网络一般部署在无人值守的恶劣环境中;节点采用电池供电,一旦能量耗尽不易及时补充;节点功能简单,难以运行复杂的安全验证算法,只能对数据进行简单处理;极易受到攻击等。这些问题都将严重制约无线传感器网络在现实生活中的推广应用。本文针对常见的网络攻击,从以下三个方面对传感器网络的安全进行了研究。首先,本文提出了一种新的基于路径序列的路由规则检测与身份认证机制(PSRD),该机制通过对路径序列的验证来实现对数据包的路由规则检测与上一跳节点的身份认证,保证路由规则的正确性与数据的真实性。与传统的身份认证安全手段不同的是,本机制不需要运行任何的加密算法或者哈希运算,用简单的序列查找与匹配代替了复杂的加密运算,且可扩展性良好。经Contiki仿真平台验证,相对传统的认证方法,以CMAC为对比,本文所提出的基于路径序列的认证方法显著地减少了传感器节点的计算开销,尽可能大地减少了节点的能耗、时延。另外,本文提出了适用于WSN的轻量级置换加密算法G-PEC。该算法的原理是只对全局编码向量部分进行加密,通过置换加密将全局编码向量隐藏到明文中,并不改变明文的相对顺序。最后,从加密复杂度、算法的计算开销和抗窃听攻击能力等方面对算法性能进行分析。最后,我们改进了一个基于线性网络编码的抵御污染攻击的签名方案。我们方案采用了一种新的同态签名函数,中间节点能单独为其输出消息产生签名,但不能给被污染或伪造的消息包进行有效的签名。在性能分析上,本方案与GR、ZKM在消息验证效率方面表现相当,且不需要额外的安全信道,而且提供源消息认证。