近年来,作为物联网重要感知层技术之一的无线传感器网络技术发展迅猛,在军事、工业、农业、医疗、家居等诸多领域均占有一席之地,应用前景非常广阔。它由大量具备无线通信功能的传感器节点组成,节点可以实时感知监测对象的各种信息,并通过自组织网络将采集到的数据传送给远方的观察者。无线传感器网络有着明显不同于传统网络的诸多特点,尤其是其节点的能量、存储、计算、带宽等资源极为有限,传统的路由、安全等协议并不适用于无线传感器网络。如何让无线传感器网络更为高效、节能的工作,是目前研究的重点。同时,随着研究的深入,安全性问题的研究也日益成为人们关注的热点。本文简要介绍了无线传感器网络的概念、特点、应用等情况,并就无线传感器网络的路由协议及其安全性问题做了详细探讨。在此基础上,深入研究经典的低能量自适应聚簇分层协议LEACH协议,通过对其工作原理、优缺点等的分析,提出一种可进一步提高其节能性、能耗负载均衡性及可扩展性的路由协议,以及一种更为轻量级的攻击检测安全协议。本文主要工作内容如下:(1)借鉴PEGASIS协议的多跳路由算法,优化LEACH协议的簇头数据传输过程,并综合节点能量与到基站距离,通过计算选定最佳Leader簇头节点,以更加节能高效的方式将数据发往基站。(2)在改进簇头路由算法的基础上,对网络的最佳簇头数进行了理论推导与计算,并据此调整网络拓扑结构,适当缩短簇内节点通信距离,从全网范围进一步降低网络能耗。(3)综合考虑能量阈值与节点剩余能量水平,重新定义簇头选举算法,优化簇头选举过程,进一步均衡网络能耗。(4)对LEACH协议提出的CDMA通信方案进行调整优化,使网络能够更高效地收发数据。(5)详细分析LEACH协议容易遭受的安全性攻击,深入分析其工作原理,提出一种针对HELLO Flood攻击与Sybil攻击的轻量级攻击检测协议,提高网络的安全性。