由于无线传感器网络在众多领域的广泛应用中,其工作环境不稳定,存在众多不可控的影响因素,因此无线传感器网络的安全问题成为学术界重点关注的问题。目前集中在加密与认证、密钥管理、安全路由、入侵检测等方面的安全防护技术虽然在一定程度上提高了无线传感器网络的安全性,但这些防护技术本质上还是基于静态的、固定的网络环境。在网络配置完成后,网络中的各项配置信息在网络运行过程中不会发生变化,从而给攻击者充足的时间对网络信息进行探测,挖掘网络配置的缺陷性,并针对性地发动有效的攻击,从而大大降低安全技术的有效性。本文针对无线传感器网络面临的安全问题,深入研究了移动目标防御技术及其在传感器网络中的应用。根据移动目标防御的思想,结合博弈论方法,针对典型的ZigBee无线传感网络,设计了一种跨层的基于随机博弈模型的无线传感器网络移动目标防御方案。该方案能够实现对网络的加密配置和网络拓扑结构的随机化,加强了网络通信数据的机密性以及网络拓扑信息的安全性。同时,本文设计的基于随机博弈的移动目标防御模型,使用基于随机博弈模型的随机转移策略算法生成随机转移策略,在保证网络配置随机化和考虑防御成本和网络性能的前提下,有效降低应用移动目标防御机制所产生的性能损耗,提高移动目标防御方案的可用性,实现了一个高效的随机化配置的无线传感器网络移动目标防御系统。基于上述移动目标防御方案,本文设计并实现了具有移动目标防御功能的无线传感器网络系统,并且在真实的传感器网络环境中对系统进行了部署运行和测试,验证了系统功能的有效性。