数据的采集和处理是无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的基本服务机制,随着WSN的应用深入各个领域,其所收集处理的数据包含大量有价值的敏感信息,但由于无线传感器网络自身的特点和恶劣的部署环境,使其极易受到敌手攻击,因此研究有效的防御措施对数据的保护和网络的正常运行具有重要意义。认证机制是保护WSN安全的首道防线,由于位于底层的感知节点在计算、存储以及携带能量等方面受到限制,因此在传统有线网络上部署的认证机制并不完全适合WSN。本文深入分析目前WSN面临的严峻安全挑战,并对WSN现有典型认证方案进行归纳和总结,同时探究和实现新颖的WSN认证方案。具体工作如下:首先,本文简要介绍了WSN的体系结构和应用背景,并指出在WSN中加入安全防御机制的重要意义。分析了WSN面临的攻击与防御手段,总结了WSN认证机制和密码算法的研究现状。并介绍了WSN的软硬件设计平台,为算法的验证工作打下基础。其次,介绍了密码学相关知识,并对现有文献的认证方案进行分析和改进,以分布式WSN模型为基础,提出一种新的基于Chebyshev多项式的可认证密钥协商方案,详细叙述了密钥协商的流程,并对方案的效率和安全性进行分析。再次,为保障外部用安全户获取无线传感器网络内部服务,以分簇式WSN模型为基础,设计了一种基于Chebyshev多项式的用户认证方案,在对认证过程进行详细叙述的同时,分析了方案的安全性与效率。最后,搭建了以CC2538节点构成的无线传感器网络实现系统,验证了本文提出的基于Chebyshev多项式的可认证密钥协商方案的可行性。