无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,通过网内节点相互协作完成实时监测、数据感知,并对收集数据做进一步处理,被广泛应用于国防军事、医疗监护、环境保护、智能楼宇等领域,拥有巨大商业价值,成为了当前的研究热点。但是,无线传感器节点在电池能量、存储能力、通信带宽以及数据处理能力等方面都受到限制,特别是安全问题应该被重点考虑,其中密钥管理是保障网络安全最关键、最直接的技术之一。由于传统的密钥管理方案并不能直接应用于资源受限的无线传感器网络,因此研究高效低耗、轻量级的无线传感器网络密钥管理方案具有非常重要的意义。本文采用组合公钥和非对称密码体制,提出了基于身份加密的密钥预分发方案,以及基于身份加密和双簇头结构的密钥管理方案。首先,根据组合公钥和分簇式结构,提出了基于身份加密的密钥预分发方案。该方案引入种子矩阵和种子密钥对,并结合身份ID和Hash函数,完成了密钥的预分发和生成以及节点加解密。在此基础上,又提出了基于身份加密和双簇头结构的密钥管理方案。在该方案中,簇内副簇头承担了簇头对于簇内节点的管理工作,支持节点的动态变化和认证,延长了簇头的寿命,同时提升了簇头抗捕获能力。最后,仿真实验表明,与已有方案相比,本方案具有高连通率、低储存和通信开销。