无线传感器网络（WSN）是由大量空间分布的微型传感器节点通过无线通讯的方式形成的一种自组织网，这些节点协作地监测不同位置区域的物理环境状况。WSN最初被设计用于战场监听等军事领域，而现今被广泛应用于民用领域，如生态环境监测、交通控制、智能家居等。安全是搭建任何网络的核心问题。相比于传统网络，WSN自身特点限制使其安全问题凸显。作为WSN安全领域关键的一环，密钥管理所涉及的网络层面宽泛，是实现认证、安全路由等安全机制的前提。因此，设计一个完善的密钥管理方案对WSN的安全至关重要。密钥预分配是WSN主流的密钥管理方式，这种方式可在网络部署前就建立起大部分安全基础，系统运行后只需简单的协议过程就能完成密钥协商。本文提出了两种不同的密钥预分配方案。按照部署前密钥分发、部署后共享密钥发现以及密钥路径建立这三个预分配阶段，对两种方案进行展开，并给出了方案各自的性能分析与评价。主要工作包括以下两个方面：（1）基于q composite方案，提出了一种基于Hash机制的密钥预分配方案。充分利用Hash函数单向性的特点，借助Hash散列函数完成基于密钥池的密钥预分发过程，有效的隐藏了节点中部分密钥信息。攻击者仅能由被妥协节点泄露的信息攻破网络中部分通信链路。该方案在保证与q composite方案具有相同网络安全连通率、存储和通信能力的基础上，提高了节点抵抗捕获攻击的能力。（2）在多密钥空间随机预分配方案基础之上，结合部署知识和分簇思想，提出了一种传感器网络多密钥空间分层密钥预分配方案。方案以等大小的正六边形网格划分网络所在区域。将节点分成不同的簇，密钥空间划分为与簇相对应的子集。簇头节点之间采用多密钥空间随机预分配进行共享密钥发现，簇头节点与普通节点间则采用单项Hash计算的方式计算共享密钥。该方案能以全概率实现链路连通，且能获得较好的网络抗毁性。