物联网（Internet of Things,IoT）作为第三次信息科技革命正迅速的涌现在不同的应用领域,推动生活方式向智慧化的方向发展,提高了社会的经济效益。然而,物联网传感器层（IoT Sensors Layer,ISL）目前所面临的能耗和安全问题成为了限制其快速发展的主要因素。针对上述问题,本文将从兼顾ISL能效和安全性的角度出发,结合IoT的网络特性,对适用于ISL的高效路由协议展开研究。本文主要工作及贡献如下:1)通过同时考虑节点的信任值、剩余能量以及能耗率等影响因素,提出了一种基于节点信任的能量优化分簇算法（Energy Optimization Cluster head Election Algorithm Based on Node Trust,BT-EOCE）。BT-EOCE算法首先添加了信任阈值来确保参与簇头选举的节点的安全性,然后利用节点的剩余能量和能耗率等因素对簇头选举的影响,对簇头的选举阈值进行改进,使网络的能量利用率进一步提升。分析和仿真结果表明,BT-EOCE算法能有效提高网络的安全性、吞吐量和网络的生命周期。2)针对簇头单跳向基站传输数据会导致能量消耗太快和网络没有安全防御机制的问题,提出了一种基于遗传算法的安全多跳路由协议（Secure Multi-Hop Routing Protocol Based on Genetic Algorithm,GA-SMHR）。GA-SMHR算法首先通过考虑节点的信任值、剩余能量、覆盖范围以及通信距离等因素选取出优质安全的簇头来承担繁重的数据融合传输任务。然后利用遗传算法为簇头多跳传输寻找最优路径来均衡网络能耗,在保证安全的基础上提高网络能效。分析和仿真结果表明,GA-SMHR算法能在保障网络传输安全的同时延长网络寿命。3)针对大多数路由算法所考虑的安全抵御机制较为简单,本文对加强网络安全展开了深入研究,提出了一种适用于ISL的多级安全能效路由（Energy Efficient Multi-Level Secure Routing,EEMSR）协议。EEMSR算法从数据感知、通信以及融合等多个层次分析了影响网络安全的因素,并根据考察节点信任属性的不同为网络建立了不同的安全级别,以应对不同类型的网络攻击。分析和仿真结果表明,EEMSR算法不仅提高了网络的生命周期和适应性,而且能显著提高网络的安全性,非常适合大规模IoT部署。