随着微电子技术以及无线网络通信技术的发展,出现了一种新型的网络——无线传感器网络,它是由大量廉价的传感器节点通过无线通信方式组成的自组织网络,是Ad-hoc网络的一种特殊网络,在军事和民用方面均有广泛的应用。由于无线传感器网络采用无线通信,它面临着一般无线网络经常会面临的所有攻击,又由于传感器节点的存储能力、计算能力、能量都很有限,使得整个网络还面临着一些特殊的攻击,它不能完全采用一般无线通信网络的安全措施,因此,对无线传感器网络的安全研究也成为了一个热点问题。无线传感器网络安全研究主要包括轻量级的密码算法、密钥管理、网络认证算法、安全路由、入侵检测、访问控制等。密钥管理是整个安全的基础,它包括密钥的分配及节点通信密钥的协商过程。本文对三种预分配密钥管理模型进行了研究：预安装模型、随机预分配模型、确定预分配模型,重点对随机预分配模型中的基于图论的密钥管理方案、q-composite方案,确定预分配模型中的Blom方案的改进方案、t次二元多项式方案,基于地理位置的密钥管理方案进行了研究,并在基于地理位置的正方形网络划分方式的密钥管理方案的基础了提出了一种基于六边形网络划分方式的密钥管理方案,新方案相比较原方案网络的本地连通概率及抗攻击能力有所提升。在基于六边形网络划分方式的密钥管理方案的基础上,结合t次二元多项式方案进行了进一步改进,改进方案相比较t次二元多项式方案的性能也有所提升。路由协议是无线传感器网络通信的基础,本文在对一般路由协议及其所面临的攻击研究的基础上,对无线传感器网络的安全框架协议SPINS,安全路由协议INSENS、TRANS进行了研究。本文结合t次二元多项式密钥管理方案以及RC5-CBC消息认证码生成方式对直接扩散路由协议进行了安全改进,改进后的路由协议相比较原协议安全性提高,可以抵抗对直接扩散路由协议的常见攻击。最后,采用NS2网络仿真软件对直接扩散路由协议及安全直接扩散路由协议的性能进行了仿真,仿真结果显示安全路由协议相比较原路由协议在消息传输的能耗与时延上的增加量不大。