无线传感器网络往往被部署在恶劣的环境且节点能量大多较难补充，因此网络覆盖率保障和能量受限成为制约无线传感器网络发展的瓶颈。此外，节点失效也会造成拓扑结构的改变，加快拓扑的能耗不均。尤其是关键节点的失效，会使无线传感器网络面对蓄意攻击时鲁棒性更差，导致更大规模的拓扑无法工作。针对无线传感器网络覆盖冗余造成能量效率低、拓扑容错性差及对蓄意攻击抵御能力弱的问题，本文从覆盖节能部署算法入手，对无线传感器网络拓扑构建时能耗均衡性、容错性和拓扑构建后关键节点失效问题展开研究。具体研究工作如下：
　　首先，针对无线传感器网络节点能量受限及覆盖冗余的问题，综合覆盖率和能量消耗率两个因素，构建了覆盖能耗适应度函数。利用改进的离散灰狼优化算法，将覆盖能耗适应度函数作为目标函数，对无线传感器网络节点休眠-活跃状态转换方案进行寻优，最终获得节点位置的最优分布，实现无线传感器网络节点的覆盖节能优化部署，为构建无线传感器网络能耗均衡容错拓扑提供基础。
　　其次，在覆盖节能部署的基础上，考虑良好拓扑结构的重要性，研究节点能耗与剩余能量和负载量的关系，建立节点生命周期模型。通过分析集聚系数与容错性的关系，引入三角连接的拓扑演化机制。以节点生命周期定义边权重，利用边权控制点权，提出一种权值分布及度分布满足幂律特性的无线传感器网络加权拓扑控制算法，通过控制能量参数，演化出满足能耗均衡和容错需求的无线传感器网络拓扑。
　　再次，以能耗均衡容错加权拓扑算法生成的拓扑为基础，分析影响网络节点重要度的因素，选取集聚系数和介数两个因子表征节点的局部属性和全局属性。利用点集聚系数和点介数的函数表达式，分别建立边集聚系数与边介数的函数模型。进而利用节点与连接边之间的相互影响关系，提出一种具有局部和全局属性的关键节点判定模型，为设计关键节点的保护方法奠定基础。
　　最后，在关键节点判定完成后，针对关键节点面对蓄意攻击时异常脆弱的问题，研究防御资源量与节点脆弱性的关系，将关键节点判定指标作为权重因子引入网络风险模型。以最小化网络风险作为目标，建立无线传感器网络防御资源分配的优化模型，运用拉格朗日乘数法结合对偶理论的松弛定理求解该优化模型，获得加权拓扑关键节点防御资源的优化分配方案，增强网络抵御蓄意攻击的能力，为保护网络关键节点和进一步完善无线传感器网络节能容错拓扑提供保障。