科学技术随着时代的发展不断进步,各种技术也应运而生,半导体技术、无线通信技术、超大规模集成电路以及微电子技术的飞速发展为无线传感器网络(WSN)的到来奠定了基础。因为传感器节点所处环境的复杂性和节点自身的局限性,导致节点能耗问题突出,因此能耗问题成为国内外专家学者的研究重点。随着无线传感器网络不断发展,在健康、军事、国家安全及其他领域都得到了广泛应用,由于这些信息的私密性,所以又要求WSN具有极高的安全性。论文以能耗和路由安全为研究目标,通过研究近些年来各专家学者提出的相关理论及相关改进算法,对无线传感器网络中具有能量优势的层次路由算法中的经典的LEACH算法进行了改进,提出一种基于K-Means++的均匀分簇、簇间多跳路由算法,在此基础上又加入了混合式信任模型,在节点之间建立信任机制,以消耗较低能量为代价来提高网络的安全性和稳定性。针对LEACH算法的不均匀分簇以及随意性选择簇头的问题,由基站依据节点的位置信息使用K-Means++聚类算法来对全网进行均匀分簇,实现网络的负载均衡。选举簇头时,采用新的簇头选举函数,综合节点的剩余能量、距离簇中心的距离以及离基站的远近因素来选举最合适的簇头,实现簇内负载均衡。数据传输阶段,考虑到原算法采用单跳的方式向基站进行数据传输,本文通过使用Dijkstra算法来生成簇间最短路径,使得簇头节点每次都选择最短距离向基站传输数据,最大化的节省节点的能量,延长了网络的生命周期。对于路由算法的安全性问题,论文在之前的基础上,提出一种基于混合式信任模型的安全路由算法。论文结合了集中式和分布式信任模型的优点,建立了混合式的信任模型。簇头节点各自管理自己的簇内成员,根据与簇成员之间的通信过程,计算簇成员的信任值,同时加入了惩罚因子和修正因子以确保信任值的准确性,竞选簇头时加入信任值,保证向基站推荐可靠的候选簇头。基站根据簇头节点统计的邻居簇头的发送/转发表和簇头节点发送的数据信息来对簇头节点的信任值进行集中式的计算,及时隔离恶意簇头,建立簇间的安全多跳路由。为了证明所提算法的准确性,论文用仿真实验进行模拟。结果表明,改进的算法较原算法在均匀分簇、能量负载均衡以及网络生命周期方面都有了明显提高,建立的混合式信任模型,能够很快发现恶意节点并及时孤立,提高了网络的容错性和稳健性。