异构无线传感器网络(简称HWSN)是从异构无线Ad Hoe网络和无线传感器网络(简称WSN)中借鉴来的一种新型网络。HWSN假设节点结构和功能的互异性,与各个节点功能相同的WSN相比,HWSN能够延长网络寿命,提高网络连通性、可测性和抗毁性。随着该项技术的发展,HWSN的应用将会越来越广泛,其安全问题也将被极大地关注。密钥管理是各种安全机制的基础,如何利用节点的异构特性,为HWSN设计有效的密钥管理方案已成为一个重要的研究问题。本文基于组合设计理论,对HWSN静态密钥管理模型和预分配方案进行研究。首先,本文对静态无线传感器网络密钥管理进行了系统性的综述,内容包括密钥管理方案的评估标准及分类、现有典型方案描述等方面,并重点分析和总结了现有典型方案的优缺点。然后,对组合设计理论基础知识进行了介绍,详细介绍了按对平衡设计理论,这些内容是本文研究内容的基础。本文提出了一种适合HWSN的静态密钥管理模型来控制异构节点的密钥分配和网络构建,模型对静态安全引导体系和安全维护体系进行了详细描述,并将基于按对平衡设计的HWSN密钥预分配方案引入静态安全引导体系生成节点密钥环模块,充分体现了本模型的异构式特征。作为研究重点,本文利用HWSN中普通节点和簇头节点的差异性,基于中心可分解型按对平衡设计构造了异构的节点密钥环,设计了两种密钥预分配方案DCPBD和VDCPBD。其中,DCPBD利用了中心可分解类型PBD,将普通区组作为普通节点的密钥环,将特出区组作为簇头节点的密钥环。VDCPBD基于DCPBD进行了扩展,将单一核密钥替换为基于另一密钥池进行SBIBD设计出的簇间密钥环,减小了DCPBD由于单个簇头节点被俘后对整个网络抗毁性的影响。由于在设计时考虑了节点的异构特性,使用确定性方法构造了异构密钥环,使得这两个方案在保持密钥连通率不变的前提下获得了更低的空间复杂度。最后,借助matlab仿真工具,分别对DCPBD方案及VDCPBD方案的密钥异构性、抗捕获性、网络连通性、内存需求等进行了分析。仿真实验表明,两个方案都支持大规模网络,且单跳密钥连通率随网络规模增大而趋近于1,两跳连通率恒为1。VDCPBD还具备了更高的节点抗捕获能力和更好的网络可扩展性。