密钥管理作为保障无线传感器网络其他安全机制稳定运行的基础,在无线传感器网络安全领域研究占据着重要的地位。由于无线传感器网络节点的硬件资源并不富裕,其性能的发挥受到很大地限制且易遭受多种攻击。论文旨在设计一种抗攻击能力强、密钥连通率高及网络扩展性能好的密钥管理方案。论文主要研究工作如下:(1)对于分簇式无线传感器网络,论文结合基于对称多项式的对密钥管理方案,提出了一种基于动态系数对称多项式的对密钥管理方案。该方案通过身份标识映射算法,把簇头及簇内节点的身份标识映射成共享矩阵M的行列坐标,然后根据行列坐标得到的共享矩阵M元素作为对称多项式的系数。该方案实现了基于对称多项式对密钥管理方案系数的动态分配,克服了对称多项式对密钥管理方案的安全阈值问题。理论分析表明,该方案能有效抵御合谋攻击、重放攻击、暴力攻击及中间人攻击,能够保障网络的前/后向安全,同时具有较高的连通率和良好的网络扩展性;与其他密钥管理方案相比有效降低了通信及存储开销。(2)论文结合身份标识映射算法,提出了一种基于矩阵元素组合算法的组密钥管理方案。该方案通过身份标识映射算法把该组内的组密钥根因子映射成共享矩阵M的行列坐标,然后把根据行列坐标得到的共享矩阵M元素通过单向散列算法生成组密钥。理论分析表明,该方案能够有效抵御合谋攻击、暴力攻击、重放攻击及中间人攻击,能够保障网络的前/后向安全;与其他密钥管理方案相比有效降低了通信、计算及存储开销。(3)本方案在STM32F103芯片上完成代码设计,并搭建测试验证系统对本方案进行功能验证、性能测试和安全性验证。功能测试结果表明,该方案能够生成对密钥、组密钥及完成对密钥和组密钥的更新;性能测试结果表明,该对密钥和组密钥管理方案在通信开销、存储开销及计算开销均保持较低水平;安全性测试结果表明,论文提出的对密钥和组密钥管理方案能够抵御重放攻击、中间人攻击。