本文首先研究了现代密码学理论,介绍了密码系统的数学模型、密码系统的安全性测度、密码体制分类,介绍了序列密码的基本概念和原理,介绍了混沌的发展历史、现状和特点。然后,探讨了非线性混沌系统良好的密码属性,介绍了基于混沌系统的序列密码算法,其加密和解密过程都是同一个混沌系统的迭代过程。 本文中解决的关键技术问题如下:1)本文提出对变量进行预处理的方法,改善了混沌系统在有限精度实现时的短周期现象,得到了自相关特性良好的输出序列;针对Lorenz方程对初始状态和参数的微小差别反映缓慢的问题,提出了系统变量反馈做扰方法加快不相干进程的演化;为了加快序列密码产生的速度,设计了一种通过均分区间一次达代生成多比特二进制信号的方法。基于Lorenz系统实现的混沌加密算法,具有较好的安全性、时间复杂度低、空间复杂性好,且系统有良好的抗破译能力。2)本文提出的利用高维Lorenz系统建立的三重DES模型、动态3DES算法,具有很高的安全性和广泛的适用性。3)本文提出了基于双混沌系统的序列密码算法,取迭代的初始状态作为密钥,以明文序列作为复合系统的复合序列,它决定了迭代过程中迭代函数的选择(或明文与密钥),密钥、明文与密文之间形成了复杂而敏感的非线性关系,而且密文和明文的相关度也很小,从而可以有效地防止密文对密钥和明文信息的泄露.双混沌系统均匀的不变分布还使密文具有良好的随机特性。经分析表明,系统具有很高的安全性。4)本文提出的利用双混沌系统产生的序列密码对数字水印进行置乱处理,然后嵌入宿主图像,仿真实验的结果表明这种水印处理方法具有良好的可逆性和健壮性(抵御各种攻击的能力),理论分析表明这种方法也具有良好的抗破译能力。