无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景。无线传感器网络所涉及的关键技术已成为国内外研究者关注的焦点。针对无线传感器网络中的拓扑控制以及安全问题,论文研究了拓扑控制和认证机制等关键技术。论文主要做了如下工作:研究了无线传感器网络中典型的拓扑控制机制,如与路由协议结合的算法、基于节点度的算法、基于方向的算法以及层次型网络的睡眠调度算法和非层次型网络的睡眠调度算法等,比较了现有算法的特点;提出了以能量与节点度为权值的WoED分簇算法;并在分簇的基础上给出了拓扑控制及维护的算法;在预定的网络模型下,分析了算法的能量消耗;研究了PKI、门限以及椭圆曲线等与传感器网络安全相关的知识和认证协议,研究了预共享密钥模型、随机密钥预分布模型以及其他的安全引导模型;对CGSR协议进行了改进,设计了路由算法CGSR-M,可用于密钥管理中簇头间的通信;研究了基于椭圆曲线的签名方案,设计了密钥分发、更新以及证书服务的操作流程;设计并初步实现了基于分簇的密钥管理系统KMBC,对原型系统的性能进行了测试。论文提出的WoED分簇算法,能够根据特定的应用环境,通过改变权值表达式,调整簇头选择偏好,从而影响整个网络的拓扑结构。WoED算法带来的这种灵活性使得该算法可满足不同的应用需求。仿真实验结果表明,与最大节点度算法和最小ID算法相比,WoED算法具有更好的鲁棒性。