无线通信技术和传感器技术的快速发展促进了无线传感器网络的大规模应用。在大多数的环境中,用户对无线传感器网络的安全性有着较高的要求,加之无线传感器网络自身的特性使得传统的安全机制和安全协议无法直接应用,因此面临着比传统网络更大的安全挑战。本论文重点研究无线传感器网络在链路层的安全性,分析其在链路层存在的安全问题,设计安全验证系统对存在的安全问题进行验证,并设计攻击检测系统对这些安全问题进行攻击检测,从而及时地发现链路层存在的安全威胁,减少因攻击造成的损失。首先分析了无线传感器网络的相关技术,研究了无线传感器网络的通信机制。基于ZigBee的无线传感器网络在链路层的通信机制遵循IEEE802.15.4标准,先天地继承了一些IEEE802.15.4协议存在的安全隐患。本文通过分析这些安全隐患,提出了链路层可能存在的安全威胁。在此基础上,作者搭建了一个链路层安全验证系统对一些主要的安全威胁进行了验证,’包括网络发现、拓扑探测、持续性干扰和反应性干扰,并对验证结果进行了分析。验证了这些安全威胁之后,本文的工作是研究相应的攻击检测方法。由于反应性干扰隐蔽性最强,且会对网络造成很大破坏,消耗节点能量,因此本文重点研究对反应性干扰的攻击检测方法。通过分析对比现有的反应性干扰攻击检测方法,作者发现这些方法在检测时均存在一些不足。基于此,作者提出一种基于重传率一致性的反应性干扰攻击检测方法。该方法是结合重传率和信号强度来综合判断是否存在反应性干扰。本文通过实验证明了相对于已有的方法,文中提出的方法在检测反应性干扰时更有效。文章的最后设计了一套攻击检测系统,利用ZigBee无线传感器节点,结合文中提出的攻击检测方法,对持续性干扰攻击和反应性干扰攻击进行了检测。检测结果表明,本文提出的攻击检测方法可以准确地检测出攻击的发生。