随着微电子技术、计算技术和无线通信技术的发展和进步，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)被广泛的应用于军事、环境观测、预报系统和医疗护理等领域。然而，由于自身资源严重受限和工作环境的复杂性，使得WSNs面临诸如节点捕获、选择性转发等安全威胁，从而造成隐私数据的泄露。因此安全技术是WSNs大规模应用首先应该解决的问题。近年来，国内外学者在密钥管理方面提出了许多较为实用和有效的算法，其中基于对称密码体制的方案，相比其他算法有较大的优势，因而更加适合资源严重受限的WSNs。但是，这些研究仍存在很多问题，如算法过于复杂；网络的连通率和抗节点捕获攻击存在矛盾；网络的安全性随时间不断降低等。因此，本文以提高网络的安全性和连通率为动机去探究新的WSNs密钥管理算法。研究的主要贡献有：1)提出了基于分组和部署知识的WSNs密钥管理方案。首先将部署区域划分为互不重叠的正六边形网格，同时将节点分组，每组节点部署在对应的网格，并在组内和组间同时使用基于Blom的多密钥空间算法。算法中，部署知识的使用减少了密钥分配的盲目性，使得有可能成为邻居的节点之间能以较大概率共享密钥，同时利用Blom算法的安全阈值特性减少了节点捕获攻击对网络安全性能的影响。理论分析和仿真实验表明，该方案能够有效提高网络的连通率和抗节点捕获性能。2)提出了基于哈希链的多阶段部署WSNs密钥管理方案。假设节点的寿命小于整个网络的生存周期，借助部署周期的概念对网络的生存时间进行建模。算法中，每个节点利用从前向和后向密钥池中选取的密钥来确保网络的前向和后向安全，通过在新的网络部署周期对密钥池进行更新，限制了密钥的生存时间，减少了攻击者利用已经捕获的密钥对网络实施进一步攻击的机会。理论分析和仿真实验表明，该方案能够以较低的平均不安全度确保网络的抗节点捕获性能不随时间而降低。