无线传感器网络近年来得到迅速发展和普遍重视,它的出现和发展对现代科学技术产生了极其深刻的影响,也显著的改变了人们的观念。与传统的网络技术不同,无线传感器网络技术将现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术有机的融为一体,在国防、环境监测、家庭自动化、运输和其他许多领域具有广阔的应用前景和极高的应用价值。但有限的计算、存储和通信能力,尤其是严重受限的能量使其应用前景面临巨大挑战。在应用之前需要解决很多关键问题,安全问题即是其中之一。安全问题存在于无线传感器网络从物理层到应用层的各个层,各层都有不同的问题需要解决,安全路由的目的是防止因误用或滥用路由协议而导致的网络瘫痪、网络性能下降或信息泄露,研究安全路由问题具有重要意义。本文通过分析无线传感器网络现有路由协议的安全特性,在一种综合性能较好的路由协议基础上进行了安全路由算法设计,并进行了分析、仿真。在对无线传感器网络安全路由相关问题研究的基础上,分析了网络层面临的安全威胁及典型路由协议的安全特性。首先,本文在综合分析多种现有路由协议性能的基础上,选取了Topdisc算法,Topdisc算法作为早期无线传感器网络层次型路由协议的代表,在各方面都具有较好的性能。为了使该路由协议更适合无线传感器网络,本文在网络结构灵活性、能量有效、多路径路由等方面扩展了该路由协议,同时通过无线传感器网络测试床系统验证了算法的有效性。其次,为了使本算法具有更好的安全性,本文在以上路由算法的基础上设计了一种新的层次型安全路由协议,通过网络加密与认证算法、密钥连接图的建立、密钥管理机制、多路径机制、基于信用额度的入侵检测机制等安全措施有力的保证了网络层的安全。分析表明:该安全路由算法具有较好的性能,能抵御针对无线传感器网络的大多数路由攻击,适合无线传感器网络。随后的仿真实验验证了算法的有效性。最后,本文对无线传感器网络测试床系统进行了简单介绍,并在测试床系统上仿真了本文提出的安全路由协议的性能,仿真结果表明,本文所提出的无线传感器网络安全路由算法在组网时间、网络能耗、端到端数据传输延时等方面具有较好的性能。