无线传感器网络是一种新型无线自组织网络,是计算、通信和传感器三项技术融合的产物,能够广泛的应用到军事、环境科学、医疗、家庭以及商业等领域中,能够为社会发展创造巨大的经济价值。因此,无线传感器网络被誉为21世纪最有发展前景的技术之一。然而,随着应用的深入,安全问题逐渐成为制约无线传感器网络广泛应用的瓶颈。如何设计简单高效的安全机制,关系到无线传感器网络能否真正走向实际应用。在这种背景下,对于无线传感器网络安全问题的研究有着重大的意义。因此,本文围绕着无线传感器网络安全中的核心问题——密钥管理展开深入的研究与分析,主要工作如下: 1.设计和实现了无线传感器网络仿真平台——WSNSim系统。基于该系统,用户能够快速的进行密钥管理方案的设计、实现、仿真以及对比。首先重点介绍了WSNSim系统的总体设计和详细设计。最后,使用无线传感器网络中的经典密钥管理方案对WSNSim系统进行了测试与验证。测试结果表明,WSNSim系统实验结果与理论值高度吻合,具有重要的研究价值和实用价值。2.针对无线传感器网络中的密钥管理方案进行了深入研究。重点分析了其中四种典型的基于预先分配模型的密钥管理方案,基于WSNSim系统对上述方案的各项性能进行了实验对比分析,指出了各个方案的优缺点以及适用的场合,并提出了改进的方向。3.提出了一种新的基于逻辑组的密钥管理方案。该方案借鉴了随机密钥对方案中的安全性思想,并引入了二元对称多项式和基于伪随机函数的密钥环,保证了方案的高安全性,同时还提高了网络的安全连通度。基于WSNSim系统的实验分析对比结果表明:该方案在安全性能上有了显著的提高,非常适合于无线传感器网络中节点易于被捕获以及通信不可靠的特点。