在过去的数十年里,人们对混沌系统的行为研究产生了巨大的兴趣。混沌信号所具有的对初始条件的敏感性,非周期性,似随机性和连续的宽带能谱的特点,非常有利于在保密通信系统中应用。在Pecora和Carroll提出混沌同步概念以来,人们先后提出了各种混沌保密通信系统。但是由于混沌动力学固有的自身的结构特点,在混沌保密通信中,即使动力学系统未知,也可以通过非线性动力学预测和重构等方法破译低维混沌保密通信系统,除此之外,低的加密速度和弱的抗噪声能力都是目前现有大多数混沌保密通信系统面临的问题,这些缺点降低了人们研究混沌保密通信系统的热情。在传统密码学领域,自同步流密码一直是密码学研究的难点,迄今为止,流密码标准在国际上仍是个空白。混沌同步理论为混沌密码的发展提供了广阔的发展前景。如果能够成功地解决混沌保密系统的保密度低,加密速度慢和抗噪声能力弱等问题,混沌密码就有可能填补自同步流密码研究的空白。本文提出了一些保密通信方法,这些方法使用了扩展密钥和位操作,使这些保密通信系统具有强的抗误差函数攻击能力,从而提高了系统的安全性。全文内容由下列四部分组成:第一章综述了混沌理论的发展历史,归纳和总结了混沌系统的基本特征,着重介绍了混沌系统Lyapunov指数的计算方法。第二章介绍混沌同步和混沌密码研究概况,并根据此开展了工作。第三章对一维耦合映象格子保密通信系统的安全性进行了分析,发现该系统在抗误差函数攻击和利用不动点攻击系统方面还存在不足之处,提出了改进方法,该方法使用了扩展密钥和位操作,使改进后的系统具有更强的抗误差函数攻击能力,并能防止利用不动点获取密钥,从而提高了系统的安全性。第四章我们对基于Lorenz模型的混沌调制保密通信系统的安全性进行了分析,发现该系统在抗误差函数攻击方面十分差,提出了基于混沌Lorenz系统的数字保密通信系统,该系统使用了扩展密钥和位操作,使改进后的系统具有强的抗误差函数攻击能力,从而提高了系统的安全性,同时也提高抗干扰能力。