随着信息化的不断发展和迅速普及,信息安全问题日益突出,已经成为国民经济正常运行和国家安全的一个重要问题。密码是信息安全的核心,混沌密码是密码学的一个新的研究方向。本文首先介绍了密码理论、混沌发展历史和混沌理论,对混沌理论和相关的传统理论之间的关系进行了初步归纳分析,在理论分析了混沌数字化过程中的问题的基础上,分析了Logistic映射在混沌密码应用中由于其分布不均匀而导致的平衡性问题,指出这不符合Shannon提出的指导密码设计的两个基本原则之一的扩散原则,并且用数据试验的方法对其进行了分析和描述,提出了一些改进措施并进行了性能仿真。在此基础上,设计并实现了混沌密码系统,并且进行了安全性分析和实验。本文的主要成果包括以下几个方面:首先,结合密码学理论、伪随机序列理论、非线性理论、线性复杂度理论、复杂系统理论和随机性理论,归纳阐述了混沌密码学与它们的关系。其次,对混沌密码系统在计算机上有限精度实现情况下的性能退化问题进行分析,并提出相应对策以减少有限精度效应提高其安全性和可用性。结合Logistic映射,进行大量的数据测试和分析,提出了改进措施并进行了性能分析。再次,基于已有的理论分析和数据分析,根据提出的改进措施,设计了多混沌密码系统并进行了实现,进行了安全性分析和加解密实验。