无线传感器网络在军事、工业、民用等诸多方面拥有广泛的应用前景，是目前的研究热点之一。由于无线传感器网络有限的存储空间、计算能力和通信能力，以及动态拓扑、应用相关性等特点，它的许多关键技术与传统网络不同，仍是一个开放活跃的研究领域，路由协议是目前的一个研究重点，能量和安全就是其中两个重要方面。 本文主要首先分析了无线传感器网络路由的特点，讨论了主流路由协议，在此基础上，提出了一种节能优化协议和两种安全优化协议。 在地理位置路由的基础上从均衡信息流量和减少空闲状态能耗的角度进行了节能改进，并且通过理论分析和仿真进行了论证。分析表明改进后的协议可以较好地节约和均衡网络节点的能量。 提出一种安全地理位置跨层协议。在安全协议的设计过程中，同时考虑了安全引导过程。首先改进了基于位置的密钥引导方案，使其不但充分利用地理信息，而且可以同时为广播包和单播包加密，并且转发区域内所有节点都与源节点有共享密钥。在此基础上，采用基于MAC层竞争的地理路由选择算法，并对不同数据包采用不同的加密方式，设计了安全的路由/MAC跨层安全协议。分析表明协议具有很好的安全性能，并且开销较小。 混沌加密是一种安全性高，时空开销小的加密方案，所以本文将混沌加密引入无线传感器网络安全协议，采用开销小的简单混沌函数Logistic函数，首先进行了数字化，然后结合了传统对称加密方法，设计了无线传感器网络安全分簇协议。分析表明，这种协议能保证网络信息的安全需求，而且密钥安全性高，不易泄露，安全优化增加的开销也较小。