无线传感器网络作为一种新兴的无线网络技术,具有非常广阔的应用和发展前景。然而,其本身具有的能量有限,计算存储能力较弱等特点,使得其具有一些与普通的信息网络不同的需求。目前,针对无线传感器网络的攻击和防御技术都在互相斗争中不断提升,共同发展。当前,一种新型的攻击手段——跨层攻击也就随着攻防技术的不断进步应运而生。与此同时,与之相对应的攻击检测技术也在不断的发展进步,基于流量预测的检测方案、基于统计模型的检测方案、以及基于可信模型的检测方案等不同类型的攻击检测技术都有非常丰硕的研究成果,也都具有各自独特的性能优势。然而,目前应用于无线传感器网络的跨层攻击检测技术发展尚处于起步阶段,其主要存在两个方面有待解决的问题,第一是现有的攻击检测技术难以适应无线传感器网络的特殊应用场景,即有限的能量与计算资源;第二是现有的攻击检测技术大多着眼于某一种特定的攻击手段,对于跨层攻击的检测性能不佳。本文针对无线传感器网络安全性存在的上述问题,主要做了三个方面的工作。第一,本文基于现有的研究成果,分析总结了无线传感器网络面临的安全威胁及其特点,总结阐述了跨层攻击的特点,给出了一种更为全面准确的跨层攻击的定义,分析了跨层攻击的独特性能以及特征。此外,本文还利用着色时序图的方法对几种典型的跨层攻击进行建模分析,详细阐述了其实现流程以及特征。第二,本文针对现有的无线传感器网络跨层攻击检测技术所存在的问题,设计了一套新的基于可信模型的无线传感器网络跨层攻击检测方案,以节点的行为偏差作为评估其可信值的依据,并综合衡量其在各协议层中的各类行为,得出全面的节点可信值作为判决其合法性的依据。经实验验证,与现有的类似检测方案相比,该方案的检测性能有了较为全面显著的提升。第三,本文利用博弈论的思想,针对无线传感器网络能量资源有限的特点,建立了一套攻击者-攻击检测系统博弈模型,用于分析博弈双方在采取不同策略时的成本及收益。并基于该模型,运用纳什均衡理论,计算出博弈双方在该模型下的混合策略纳什均衡解,作为在无线传感器网络攻防场景下的最优策略。并通过仿真实验验证了采用该策略的攻击监测方案的性能,在保证较高的检测精度的基础之上大幅度节省无线传感器网络的能量消耗。