近年来,随着无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的广泛应用,WSN网络的安全问题越来越受到学者的重视,密钥的生成是WSN网络安全中的一个重要问题,其中基于物理层无线信道特征的密钥生成方法得到了快速的发展。无线信道本身具有的空间唯一性、信道互易性、快速时变性和不可预测性这四个特征,所以随着通信双方的通信环境和空间位置的变换,利用无线信道特征提取的密钥也是在不断的更新变化的,这也就是实现了密码学中所述具有安全保密性的“一次一密”。对攻击者来说,由于和合法节点所处的空间位置的不同,攻击者提取到的信道特征与合法用户之间的信道特征的差异很大,所以攻击者想要生成与合法用户相一致的密钥是非常困难的。在基于物理层无线信道特征提取密钥的研究中常用的信道特征包括接收信号强度(Receive Signal Strength,RSS)、多径信息(幅度、相位、时延)等。本文在对基于无线信道特征提取密钥的理论基础包括电磁传播特性,信道互易性等进行了详细介绍之后,提出了以下两个内容:1.主要探讨了基于累加RSS值的随机性以及对Mathur所提出的层交互密钥生成方案的改进。Mathur在文献[1]提出的层交互密钥生成算法是基于直接测量的RSS值进行量化得到密钥,其密钥生成速率较低。本文在对累加的RSS值的随机性进行了研究之后,发现在层交互密钥中使用累加后的RSS值进行量化可以在理论上提高其密钥生成率。2.基于前面对累加RSS值的讨论,提出了物理层基于累加RSS的循环轮量化密钥提取方法。与以往密钥提取方法不同的地方在于,此方法中使用的物理信道特征是经过累加的RSS值,并且在此方法的量化阶段提出了更有效的四级循环轮量化方法。文章将此密钥生成方法部署在四种典型的真实环境中,并对密钥生成速率和密钥随机性进行了评估,评估结果显示本方法在密钥生成率方面有较大的提升。