随着大数据时代的到来,信息安全受到了人们越来越多的关注。当前,各种层出不穷的新颖攻击方法,使传统加密算法的安全性受到了极大的威胁。因此,设计出新型的安全高效的加密算法成为了当前信息安全领域迫切需要解决的问题。混沌是非线性动力系统中的一种无序现象。因其拥有良好的非线性、伪随机性等特点,故受到了密码学研究者的广泛关注与重视,并在密码学的各个领域当中得到了应用且取得了丰硕的研究成果。在混沌密码学中,混沌流密码是其重要分支。混沌流密码算法的性能在很大程度上依赖于所使用的混沌系统的性能。在当前的研究中,普遍存在的一个问题是,流密码算法的安全性和可用性之间不能达到很好的平衡。因此,如何构造一个同时拥有较好混沌性能和较高计算效率的混沌系统并在此基础之上设计出安全且高效的流密码算法成为了研究的热点问题。为此,本文针对该问题进行了进一步的研究,主要工作和研究内容如下:1.针对分段Logistic映射(PLM)密码学性能不佳的问题,本文提出了一种新的混沌映射——参数耦合的分段Logistic映射(PCPLM),并以PCPLM为基本单元,构造了一个四维混沌模型,即4D PCPLM。实验结果表明,4D PCPLM拥有良好的混沌密码学性能;2.基于4D PCPLM,本文提出了一种新颖的混沌流密码算法。分析和测试结果表明该算法拥有卓越的随机性和很高的计算效率;3.为了改善Cubic映射的混沌密码学性能。本文构造了一种新的混沌映射——分段Cubic映射(PCM)。通过仿真实验表明了PCM拥有十分复杂的混沌动力学行为;4.通过对PCM的Lyapunov指数进行数学推导,理论地证明了该混沌映射拥有比Cubic映射更好的混沌性能;5.提出了一种基于PCM的混沌流密码算法。理论分析和数值实验都证明了该算法是安全且高效的。