随着嵌入式技术与无线通信技术的发展，由此孕育而成的无线传感器网络也被广泛应用于工业控制、环境监测等领域，实现了人与人，人与物，物与物之间紧密的信息传递。无线传感器网络虽然有着广阔的应用前景，但也存在很多亟待解决的问题。无线传感器网络一般部署在无人值守的恶劣环境中，严重的链路丢包造成数据传输可靠性差；节点采用电池供电，一旦能量耗尽不易及时补充；节点功能简单，难以运行复杂的安全验证算法，只能对数据进行简单处理，极易受到攻击等。这些问题都将严重制约无线传感器网络在现实生活中的推广应用。本文针对以上问题，从以下三个方面对无线传感器网络进行了研究：本文以Growth codes为基础，对其中度增长策略和解码策略进行修正，并加入基于梯度的简单路由，形成了M-Growth codes (Modified-Growth codes)方案。经过Contiki系统仿真验证，证明相对原有Growth codes来说，M-Growth codes方案对网络吞吐量和数据传输可靠性的改善更为显著。另外，本文以平衡网络中各节点转发负载为手段，防止网络中某些节点由于负载过重提前耗尽能量退出网络，形成了能够延长网络生命周期的路由算法。同时考虑到数据包发送节点离sink越远，其数据越容易丢失的特点，设计了优先转发边缘数据的调度策略。将路由算法、调度策略与M-Growth codes结合，形成了改善网络吞吐量，提高数据传输可靠性的系统方案。经仿真验证，该方案可以在一定程度上改善网络吞吐量，延长网络生命周期，提高数据传输可靠性。最后，针对使用网络编码后，无线传感器节点容易遭受攻击的特点，设计了基于背包体制的安全网络编码方案，在不影响网络编码增益的前提下，利用背包体制对数据包来源及传输路径做出验证，从而保障网络数据传输的安全性。经仿真验证，该方案可以检测到几乎所有的攻击包，可靠性高。