无线传感器网络技术综合了传感器技术、无线通信技术、网络互联技术与分布式信息处理技术，在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络，对人类未来生产生活产生深远影响的新兴技术。无线传感器网络主要面向“物与物、人与物”之间的信息交互，由于能够快速动态自组网并且具有较高的可靠性，近年兴起的物联网的末端设备和设施大量使用无线传感器网络技术。本文设计了一种基于TMOTE方案的无线传感器网络硬件平台，使用Protel2004绘制了原理图与PCB图，并生产出硬件节点。接着对该节点进行了硬件性能和功能测试，主要测试的内容包括无线芯片工作频点和发射功率，传感器数据采集，USB编程以及调试功能。同时在节点上基于TinyOS实现路由协议，并给出了即时调试信息的输出图。无线传感器网络的应用范围十分广泛，鉴于其自身硬件节点的条件限制和平台的差异性，无论是构建新网络，升级改造现有网络还是测试新协议，都需要对网络的可靠性和有效性进行客观地评估，从而降低网络建设的投资风险。文中使用OPNET仿真平台对无线传感器进行建模，主要的功能模块包括电源模块、MAC模块、网络层模块和应用层模块，其中核心部分为MAC层和网络层模块。MAC层模块实现了载波监听多路访问/避免碰撞功能，网络层负责数据流的处理与实现路由协议。随着无线传感器网络的广泛应用，其安全性和可靠性越来越受到重视。文中重点对无线传感器网络的网络层安全进行分析和研究，对洪泛攻击和黑洞攻击进行了仿真，从理论上分析虫洞攻击对网络的影响。在洪泛攻击中，洪泛对数据包有一定的影响并随着攻击节点的数目增加，网络性能下降较快，主要由于路由寻找的速度下降、数据发送时的冲突避免过程的退避时延增加，而随着时间的推移网络拥堵加剧，数据包的丢失情况更加严重。在黑洞攻击中，分别在网络中随机加入多个黑洞攻击节点，随着网络中黑洞攻击节点数目的增加，网络丢包数量和丢包率不断增大。虫洞攻击能够严重影响基于最小时延和最短路径类型的网络，文中对一对攻击节点形成的虫洞攻击进行了分析，分析的场景为一个圆形网络半径为R，包含大量以δ为参数随机均匀分布的节点，节点采用全向天线并且覆盖半径为T，相邻两个节点间的距离小于或等T，最终论证一对虫洞攻击最多能够破坏所有网络通信的32%.最后分析了一些无线网络的安全防范措施，对无线传感器网络的安全与对抗具有一定的参考意义。