自香农的第一篇巨作问世以来,信息论已经吸引了大量研究者的注意并且对其它领域产生了重要影响,例如计算机科学、密码学以及通信领域等等。在信息论的众多研究方向中,信源编码已经成为现代通信系统中不可或缺的一部分,尤其是在算术编码以及Lempel-Ziv编码的出现之后。尽管这些信源编码算法有着极高的压缩比,但是自20世纪末期以来,它们的安全性已经受到研究者们的质疑。为了弥补这些压缩算法的缺陷,一种简单的方法是在压缩之后用安全的加密算法(例如AES和3重DES)对其进行加密。虽然这种方法确实可行,但是压缩和加密这两个部分都非常耗时,因此毋庸置疑,这种方法会浪费大量的计算资源。近年来,研究者们提出了一种名为压缩与加密联合编码算法的有效方法。由于该方法可以将压缩与加密的概念合并到一个算法中,因此它可以被视为一种解决上述缺陷的完美方案。到目前为止,主要有两种不同类型的能够实现同时压缩与加密的方案。第一种方案可以把密码学的概念添加到压缩算法中来实现,而第二种方案的实现则可以在加密算法中嵌入压缩的机制。对于第一种方案,目前已经出现了许多基于算术编码的联合编码算法。不幸的是这些算法的绝大多数都被证明是不安全的或是效率低下。而对于第二种方案,虽然它们的安全并没有得到质疑,但是其压缩效率并不能达到理想的效果,有的算法的压缩比低于Huffman编码。为了弥补现有联合编码算法的缺陷,本文针对上述两种方案分别提出了不同的解决方法。首先,本文对所有现有的基于算术编码的联合编码算法进行了分析,并证明了现有的这些算法都是香农最优的。在此基础之上,本文提出了一种广义算术编码。可以发现,所有现有的基于算术编码的联合编码算法都是广义算术编码的不同特例。与此同时,本文提出了一种基于算术编码的联合编码算法的通用方法,简化了设计这种编码算法的难度。就第二种方法而言,本文提出了一种更先进的方案。与现有的算法对比将会看出,改进的方案在安全性和压缩能力方面具有明显优势。