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路由技术是无线传感器网络的核心技术之一,传感器节点由于受到能量资源、通信带宽、存储空间、处理能力等方面的限制,传统的Internet路由协议以及安全认证机制无法满足无线传感器网络的应用需求。因此,设计一个以降低节点功耗、提高通信质量为目标的路由协议是无线传感器网络层研究的核心任务。本文在经典的LEACH路由协议基础上,做了以下几方面的研究：(1)首先详细阐述了LEACH路由协议的体系结构、系统模型以及运行机制,并且对LEACH协议的性能优缺点进行了详细分析,通过仿真比较分析了基站位置、簇首比例对LEACH路由协议性能的影响,并且给出了最优簇首数目的推导过程及结果,为下一步研究作铺垫。(2)针对LEACH路由协议在均匀分簇和簇间通信方面存在的不足,本文提出了一种基于能耗均衡的WSN多跳分簇路由算法(EOMCR)。该算法依据能量因子参数和节点簇内能耗比来优选簇首,采用基于复合距离的入簇方式和分簇规模约束机制来管理普通节点,并采用基于节点能量和地理位置的簇间多跳通信方式控制数据的稳定传输。仿真结果表明,与LEACH协议以及其他协议相比,EOMCR路由协议有效地延长了网络生存周期,稳定期的持续时间提高了41%-146%,进入MND阶段的轮数提高了70.6%-239.7%,网络总能耗减少了48.1%-62.2%,具有较高的可行性和稳定性。(3)针对LEACH路由协议安全方面的缺陷,本文提出了一种基于LEACH协议的安全路由方案(SRPS),该方案引入了基于ID的密钥协商机制和改进的μTESLA广播认证机制,并提出了节点之间基于哈希函数的即时信息认证模式,同时支持网络扩展和密钥更新。通过分析发现,该方案可以有效地抵御路由协议中存在的典型攻击。另外,通过能耗仿真比较,融入安全方案的SRPS路由协议与LEACH协议相比,在增加安全性的同时,并没有过多的消耗网络的能量,具有一定的实用价值。