无线传感器网络作为一种新兴的技术，已成为当前国际上备受关注的研究热点，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。路由协议的研究是无线传感器网络的一个重要研究领域，其中对现有协议进行分析和验证，确定各种现有协议对无线传感器网络的可用性是很重要的一个方向。SPIN是无线传感器网络中第一个基于数据的路由协议，它采用协商机制和资源自适应机制解决了传统协议所存在的问题，大大节省了能量，延长了网络寿命。SPIN包括两个协议：SPIN-1和SPIN-2。目前对SPIN协议的研究主要是通过NS平台进行仿真，进而分析协议的性能。本文从另一角度出发采用形式化的方法对协议进行验证。文章首先使用形式化建模工具有色Petri网分别对SPIN-1协议和SPIN-2协议进行了形式化分析，并给出了它们的有色Petri网模型，然后利用自动化分析工具CPN Tools分别对这两个模型进行模拟运行，得到模型的可达图和相关分析报告，依此对协议的特性进行分析，证明协议具有活性、可达性、有界性等特性。SPIN是针对理想无损网络设计的，没有考虑到现实网络中数据包丢失的现象。针对这个问题，本文提出了SPIN-E协议，它在SPIN的基础上增加了重传机制，使其能够适用于有损网络。然后文章使用有色Petri网对SPIN-E协议进行建模，通过CPN Tools对模型进行分析，证明了协议不存在死锁，具有可达性和有界性。验证了使用SPIN-E协议在网络传输有损的情况下，节点仍能得到它所期望的数据。本文对无线传感器网络的路由协议SPIN进行了形式化验证，有利于更加全面的对协议进行研究，证明协议对无线传感器网络的可用性，并能从中发现协议存在的问题，对今后协议的改进和发展具有重要意义。