混沌系统具有良好的随机性、轨道不可预测性、对初始条件和控制参数敏感等一系列的特性,这些特性和密码学的很多要求吻合。混沌理论和密码学相结合,产生一门新的交叉学科:混沌密码学。但是受有限计算精度的影响,在计算机上实现的数字化混沌系统,其动力学特征出现了严重的退化。本文首先介绍了混沌系统和密码学之间的紧密联系,然后综合分析了近年来提出的混沌加密算法及其相关的安全性分析,总结了设计混沌密码的一般思路。接下来重点分析有限计算精度对混沌密码系统安全性的影响以及增强混沌密码系统安全性的一些可行措施,在此基础上对Logistic混沌映射在有限精度下的动态特征退化问题做了初步的研究。本文对Yen-Guo提出的一种混沌加密算法进行了详细的安全性分析,发现这种混沌加密算法在选择明文攻击下是不安全的,并给出了可能的改进措施。提出了一种基于改进型Logistic混沌映射的伪随机数发生器,理论和试验分析表明生成的伪随机序列具有良好的密码学特征,以此为基础设计并实现了一种新型的混沌流密码算法,试验结果表明该算法具有较高的安全性。