随着现代科技的发展,万物互联的时代逐渐来临。在诸多物联网协议中,LoRaWAN凭借其广泛的通讯距离,稳定的传输速度,以及较低的能源损耗逐渐变得流行起来。但是,随着协议的发展应用,一些潜在的安全隐患和威胁也暴露了出来,故对其安全性的研究具有重大意义。因此,本文针对LoRaWAN网络中密钥管理问题进行了分析和研究,并提出了多种提高LoRaWAN安全性的方案。针对LoRaWAN网络中固定根密钥的情况,本文提出了一个密钥更新协议。该协议基于椭圆曲线的Diffile-Hellman协议,具有高安全性和低能耗的特点。此外,通过添加随机数,签名及消息验证码等机制,该协议确保了通信过程中的完整性和安全性,并可以抵抗多种攻击。随后,针对于传统的LoRaWAN架构,本文提出了一种基于区块链的全新的LoRaWAN架构,该架构通过利用区块链去中心化、分布式的特点,实现了密钥的分布式存储,同时利用区块链不可篡改的特点,保证了密钥的安全性。此外,通过分布式存储密钥,该方案改变了终端节点的入网方式,并缩短了终端节点所需的入网时间,提高了节点入网的效率。为了验证该架构的可行性,本文利用开源工具搭建了一个可工作的原型,从实践的角度证明了其可用性。更深一层,本文创新性的把边缘计算和区块链结合起来,让一些数据的处理放到边缘节点上去,极大程度上减轻了中心网络的负担,在不耽误原有功能的前提下,大大提高了工作的效率。形式化的验证和模拟实验均表明,本文中提出的协议和架构可以抵抗常见的无线网络攻击,并且在节点入网和密钥的安全存储方面表现出较好的性能。本文提出的密钥更新协议和基于区块链的新架构充分考虑了LoRaWAN网络的特性,给出了兼具安全性和实用性的解决方案,对LoRaWAN网络的发展和研究提供了很好的参考价值。