近些年,随着无线传感器网络的广泛应用,无线传感器技术引起了国内外众多学者的关注。其中,无线传感器网络的节能性和安全性是研究人员在设计和实现无线传感器网络时最为关心的问题,而解决这些问题的关键技术是路由技术和安全协议。与传统的有线网络和Ad Hoc网络相比,无线传感器网络具有以下特点:节点容量小、计算能力差、数目多、规模大、通信带宽低且所处环境异常恶劣等,这些特点导致传感器节点电池用尽后不能更换,并且容易存在安全缺陷,同时这也为我们分析和设计合适的无线传感器网络路由算法和安全协议带了巨大的挑战。针对这些特点及挑战,本文主要从无线传感器网络的节能性和安全性两个角度对无线传感器网络的路由算法和安全协议进行了研究,主要取得的研究成果如下:(1)针对经典分簇路由算法LEACH在簇首传输距离机制上的缺陷,提出了一种新的节能型分簇路由算法ESCAL。LEACH是一种基于分簇策略的经典路由算法,该算法将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中,从而达到降低网络能源消耗,提高网络整体生存时间的目的,但是,通过仔细分析,我们发现在簇稳定阶段,由于簇首传输数据距离较远,一些距离远的簇首由于能耗大导致簇首节点死亡过快,从而大大缩短了网络的生存周期。针对LEACH的这一缺陷,我们提出了一种新的节能型分簇路由算法ESCAL,该算法主要优化了簇首传输距离选择机制,缩短了簇首的传输距离。接着,采用理论分析的方法,证明了ESCAL算法可以通过缩短传输距离降低网络的能耗。最后,采用模拟网络,分别对LEACH和ESCAL两种算法进行模拟分析对比,实验结果与理论分析相吻合,且ESCAL算法比LECH算法更加稳定,耗能小。(2)针对无线传感器网络所处环境的复杂性及其节点在通信能力、计算能力和容量上的局限性,提出了一种适用于无线传感器网络的安全协议形式化建模分析方法,应用该方法对典型的SPINS协议进行了分析。本文提出的方法结合了无线传感器网络的环境和传感器节点自身特点。以A.Perrig等提出的SPINS安全协议为例,应用模型检验工具对协议的认证性和机密性等安全需求进行了分析验证,发现了协议存在的漏洞。实例分析结果表明了本文提出的方法在分析无线传感器网络安全协议时的有效性。