随着网络信息化和无线通信技术的不断发展,无线传感器网络技术的研究领域受到越来越多的关注和重视。路由协议技术是现今无线传感器网络中的研究热点之一,而层次型路由协议将网络结构层次化,有利于网络结构化管理。本文归纳无线传感器网络的基本框架体系结构及其特点,并且比较了几种典型的路由协议的主要特点、性能差异和应用范围,同时针对无线传感器网络安全性需求和目标进行了分析。本文主要分析了现有的分簇路由协议中存在的能量高效性和网络安全性问题,并为此提出了两种基于簇的无线传感器网络路由协议的改进算法。1、基于非线性粒子群优化算法的分簇路由协议:改进算法采用以簇头节点、转发节点和普通节点为框架的层次化网络结构。簇头节点对其他普通节点监测到的数据信息加以数据融合处理等,使冗余度减小,提高传输效率。网络中转发节点作为簇头节点的中继节点,将数据进一步发送到基站。在基站中采用改进后的粒子群优化算法对簇头和转发节点进行选举,本文提出非线性动态自适应惯性权重系数代替原有的线性系数,调整局部搜索和全局搜索能力,收敛速度更快。同时还分别提出了簇头和转发节点各自的适应度函数,适应度函数综合考虑到了节点剩余能量以及距离等影响因素,更合理化地选取出最优簇头节点和转发节点。在不同的仿真环境下,对LEACH-C、EEUC、EBUCP进行仿真对比,改进算法提高了能量高效性。2、基于动态双簇头的分簇路由算法以及其安全检测机制:改进算法主要体现两个方面的优化,一方面是采用代理簇头连续性接任主簇头任务,主簇头和代理簇头之间进行实时通信和控制,在保证网络数据传输不间断的前提下,选取合适的节点接替状态不佳的主簇头的节点任务,节省了原有每轮中都要选举簇头节点的时间损耗。在网络安全性方面,提出了一种高效快速且设备可行的网络安全监测机制,包括簇内代理簇头与普通节点的双向检测机制和及簇间主簇头的反馈检测机制,来综合性考虑数据传输当中的信息安全性和完整性。通过与LEACH-R、EBUCA算法进行仿真对比,改进算法在能量高效性和网络安全性方面都得到了优化。