无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、无线通信技术等,是一种全新的信息获取和处理系统,能够广泛应用于国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生等领域。无线传感器网络因其部署区域的开放特性以及无线网络的广播特性,易于受到监听和各种恶意攻击,安全问题变得极为重要。广播通信是无线传感器网络中的重要通信方式,然而,目前针对广播通信安全有效的解决方案却很缺乏,广播安全成为无线传感器网络极为突出的安全问题。本文对无线传感器网络的安全问题进行了深入分析,重点针对无线传感器网络中的广播认证协议进行研究。在对已有方案研究分析的基础上,提出了一种基于簇的分层广播认证方案。该方案将网络分为两层结构,基站利用路由协议得到的分簇信息为各簇分配密钥池,簇头负责簇内节点密钥环的分配,利用本地密钥环与基站认证密钥集的共享密钥对广播包进行认证,并在簇内协助基站广播。将传感器节点组织成簇的形式,可以有效防止广播风暴,降低网络能量消耗;可以实现分层验证,防止中间节点传输错误的信息。该方案采用一包一认证机制,可以保证广播消息的单独认证和立即认证,并使用1比特认证机制降低通信代价。通过理论分析与仿真模拟证明该方案在网络安全性、可扩展性、认证的实时性以及对特定攻击的抵抗性等方面有所改进,适合于大规模、非周期性通信网络的广播认证。