无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络,是一门快速发展的高新技术,在安全监控、环境监测、健康医疗、前沿军事、精细农业、智能家居等诸多领域具有广阔的应用前景,这种新的数据采集与处理技术方兴未艾,正逐渐成为各大科研机构、企业的研究热点。高效的MAC协议是保证无线传感器网络正常运作,高效通信的关键。无线传感器网络的无线信道分配机制主要有随机竞争机制、TDMA机制、FDMA机制以及CDMA机制。基于随机竞争的MAC协议存在空闲侦听和数据碰撞等能耗问题;基于TDMA的MAC协议则存在时间同步和扩展性差问题;基于FDMA和CDMA的MAC协议实现复杂,传感器节点需要较高的处理能力。因而设计一种混合型协议,通过多种机制的优化组合,达到最大的应用性能,成为目前无线传感器网络MAC协议研究的一个发展趋势。本文提出一种基于分簇的底层安全TDMA/CSMA混合MAC协议(STC-MAC),该协议簇内节点利用TDMA机制实现信道分配,避免碰撞串扰问题,从而达到低延迟快速上传数据;簇头节点则采用CSMA机制,避免多跳同步问题,增强可扩展性;同时,针对底层安全提出了一种可预警的攻击应对机制,正确快速识别攻击行为。为了验证STC-MAC的性能,本文采用了一种层次化、组件自治的仿真平台——J-Sim,对该平台下的无线传感器网络相关组件进行了扩展。针对MAC协议的能量有效性和底层可能遭受的攻击行为,进行了一系列的仿真实验,输出了相关的能耗图。通过与802.11 MAC能耗仿真结果对比和底层攻击仿真结果分析,可以得出STC-MAC有着较好的能量有效性和攻击应对能力。