两层无线传感器网络应用于生活中的方方面面,简洁轻便的结构使其得到广泛的关注和研究。同时两层无线传感器网络也面临着隐私安全的问题,由于网络拓扑简单,使其容易受到攻击,从而导致数据信息错误。目前范围查询协议是两层无线传感器网络的研究热点之一,现如今的研究工作主要针对一维数据进行范围查询,而且在感知节点能量消耗以及隐私安全性方面仍存在不足之处。针对上述问题,本文对多维数据范围查询协议,能量节省措施和隐私安全策略进行了深入研究,提出了一种安全高效的范围查询协议,并通过实验测量该范围查询协议的通信能量消耗,与现有的研究协议进行比对。本文的主要研究内容如下:（1）提出了基于压缩HMAC算法的多维数据隐私保护范围查询协议。该协议提出了反向0-1编码,省去额外的数值化运算,同时提出一种新式压缩HMAC算法,能够有效缩短上传的HMAC编码的长度,减少了所需发送的HMAC数据,并且提出最值比较链,在密文形式下进行数值大小判断且所需字节数量少,使得感知节点通信能耗降低,同时该协议可以对多维数据进行范围查询处理,使得其应用性能更加广泛,实用性能更加良好。感知节点使用AES对称加密算法加密物理数据构建数据密文,再使用AES对称加密算法加密最值信息构建加密索引链,接着使用反向0-1编码以及压缩HMAC算法加密数据最值构建最值比较链,最后将三者发送至存储节点。存储节点接收基站的范围查询命令,通过最值比较链与查询要求进行相交运算,将满足查询需求的数据密文和加密索引链反馈给基站,基站再使用加密索引链验证返回数据的完整性。（2）在协议设计过程中,在搭载了Ali OS Things系统的Ali OS Things Developer Kit开发板上设计了感知节点,在搭载了嵌入式Linux系统的i TOP-4412核心板上设计了存储节点,通过计算机程序搭建基站,进行多维数据的上传,查询以及验证操作,实现所设计的安全高效的多维数据范围查询协议。（3）使用高精度功率计测量感知节点的通信能量消耗,接着从采集数据个数,感知节点数据位数,采集数据维数,感知节点数量以及划分因子大小五个方面与CSRQ（Communication-efficient Secure Range Query）范围查询协议进行感知节点的通信能量消耗对比,实验的结果表明该多维数据范围查询协议通信能量消耗较低并且安全性能较好。