摘要：随着计算机、通信和传感器技术的发展,无线传感网络(wirelesssensor network, WSN)应用越来越广泛,可用在军事领域、智能家居、环境科学、工业农业等领域。由于传感器节点大多被部署在敌方或者野外等地方,很容易就被捕获,尤其在军事应用中,其安全问题尤为突出。而节点自身能量、数据处理和存储能力等限制,传统的密钥管理技术不再适合于WSN中,因此设计一个有效的密钥管理技术对无线传感网络具有重大意义。本文简述了WSN的结构,特点及其应用,并分析了WSN的关键技术和安全问题。另外,本文还对WSN中典型的密钥管理方案进行原理说明和优缺点的分析与比较。本文针对对称密钥管理方案安全性和连通性的不足,提出一种新的基于分簇和hash密钥链的WSN密钥管理方案(CHKMS)。将网络分成若干簇便于密钥管理,并且可降低对节点存储能力的要求和能量的消耗以延长网络寿命。此方案采用哈希函数生成hash密钥链对簇头层认证密钥进行更新,同时方案在普通节点加入网络时使用注册模型以及密钥建立后普通节点周期性认证和更新机制来加强网络的安全性。经过分析表明,CHKMS方案在存储开销、计算复杂度和安全性力面有一定优势,且扩展性好。最后,在CHKMS方案的模型上,提出基于椭圆曲线的密钥管理方案(ECC-C),此方案在基站与簇头、簇头之间采用基于ECDLP问题困难性的签密算法来加强网络的安全性,同时簇头节点负责对簇内节点密钥的建立和更新。对ECC-C方案性能进行分析表明,相对于现有的密钥管理方案,ECC-C方案连通性好,存储开销较低和抗俘获性能比较好。