随着传感器技术、通信技术以及微处理技术等技术的发展,无线传感器网络改变了人与自然的交互方式,影响着人类的生产生活。状态估计对于理解系统的动态行为和执行一些控制任务具有重要的意义。由于分布式无线传感器网络中的传感器可能是物理暴露的,通信网络是共享的,攻击者以隐蔽等不可预测的方式破坏传感器网络的功能,增加了分布式安全估计算法设计的难度。因此,本文针对无线传感器网络存在的上述问题,研究了攻击建模、检测机制、防御策略和分布式状态估计算法的设计。具体研究内容如下:首先,研究了系统物理层遭受到错误数据注入攻击（False Data Injection attack,FDI attack）、传感器发生衰减测量时,攻击建模、检测机制和分布式状态估计器设计问题。为了检测系统物理层发生的FDI攻击,提出了一个基于FDI攻击观测器的检测机制。在传感器测量值不准确的情况下,进一步设计了最小方差意义下的分布式状态估计器,并分析了设计算法的稳定性。其次,研究了传感器网络信道中发生FDI攻击的分布式一致估计问题。考虑传感器和邻居传感器交互信息的通信信道中容易遭受到FDI攻击,设计了基于残差的检测器去判断接收的信息是否被攻击。结合检测信息,通过多次融合邻居传感器传输过来的信息矩阵和向量设计了分布式一致估计器,并给出了局部估计误差均方一致有界的充分条件。最后,研究了传感器网络信道发生拒绝服务攻击（Denial-of-Service Attack,Do S Attack）、传感器发生丢失测量下的事件触发分布式状态估计问题。为了降低传感器丢失测量带来的影响,每个传感器基于扩展卡尔曼滤波理论设计了带有补偿策略的局部状态估计器。为了降低通信负担,并且保证系统的高斯性能,构造了随机事件触发机制,进一步设计了能够防御Do S攻击的分布式状态估计器,并证明了设计算法的稳定性。