随着人们对石油开采，海上侦察，灾难预报，环境污染实时跟踪，天然气泄漏监测等方面需求的增加，水下无线传感器网络受到了人们越来越多的关注。与传统的陆地无线传感器网络相比，水下无线传感器网络有着自己固有的特征：在传统的陆地无线传感器网络中，节点的位置通常是固定的，然而在水下无线传感器网络中，由于水的流动性，使节点的位置经常发生变化；同时又由于海水腐蚀性，泥沙附着性，传播媒介不同等原因，使其拥有传播延迟时间长、带宽窄、丢包率较高、能量利用率较低等特点。因此传统的陆地无线传感器网络中的密钥管理方案和安全路由协议并不适用于水下无线传感器网络。因此就要提出适用于水下无线传感器网络的密钥管理方案和安全路由协议。根据以上分析的水下无线传感器网络的主要特点，本文主要做了以下几点工作：(1)密钥管理方案。首先对水下无线传感器网络的结构和节点构造做了简要的介绍，接着根据不同的密钥管理框架对典型的密钥管理方案进行分析和总结，并对密钥管理方案中的性能需求做了简要的介绍。由于水下无线传感器网络固有的特征，就要不仅保证数据转发的安全性，而且要保证加解密的速度，这就是目前水下无线传感器网络在密钥管理方面急需解决的问题，因此本文中提出了一种混合式密钥管理方案，来保证数据传输的安全性和效率。这种混合式密钥管理方案充分利用了对称加密快速、高效等特点，并且利用了基于身份的公钥加密的安全性能好的特点，从而保证了网络的安全性和高效性。(2)安全路由协议。本文中将从基于泛洪的路由协议、多路径传输路由协议、基于分簇的路由协议以及混合路由协议四个方面全面的分析目前典型的水下安全路由协议，并对各个协议的性能进行总结。通过分析目前路由协议中存在的不足之处，提出了一种基于定向泛洪的深度路由协议。将此协议与传统的水下路由协议在性能上作比较，实验表明此协议不仅可以保障数据包的转发率，并且减少了能量的消耗，提高了能量的利用率。考虑到水下无线传感器网络中节点的移动性，网络中可能存在空洞现象，本文将针对两种不同的空洞现象给出相应的处理方法，并比较节点在不同的移动速度情况下数据包的转发率。