混沌动力学与密码学之间存在本质联系，同时，由于基于复杂问题求解的传统密码日益受到威胁，近年来，混沌密码成为信息安全科学与技术一个重要研究领域。本文针对混沌密码的非线性动力学基础理论问题，全面系统研究了混沌密码设计与分析中的确定性随机动力学与符号向量动力学的理论与方法。内容包括： 研究了混沌序列密码、分组密码、公钥密码的设计理论与方法。通过归纳符号化操作以及用于增强序列随机性的附加操作，研究了混沌伪随机序列产生方法；分析了基于混沌遍历性的搜索机制及基于扩散操作的两类混沌序列密码设计方法；分析了基于混沌迭代、像素位置置乱、S盒变换、单向散列函数等四类混沌分组密码设计方法；研究了基于Chebyshev的半群性质与环面自同构特性、基于多混沌伪随机序列发生器的两类混沌公钥密码。 研究了基于符号动力学的混沌密码安全性分析方法。基于符号动力学及特定明文图像，提出一种针对3D-Cat混沌图像加密方案的选择明文攻击方法，并可以用于分析采用混沌映射坐标置乱与灰度扩散机制的图像加密方法；基于Parseval能量定理，提出一种针对多混沌公钥密码的泛化攻击方法；通过设计退化系统，并利用退化系统极值点与密钥存在的线性关系，提出一种针对单向耦合映像格子混沌自同步序列密码的选择密文攻击方法；以Logistic、Tent、斜Tent典型混沌映射为例，证明符号统计及动力学特性与控制参数、符号化阈值、初始值等的混沌密码密钥存在简单显式或递推关系，阐明了混沌密码存在本质安全问题。 完善了应用于耦合映像格子的符号向量动力学粗粒化分析方法，并应用于设计时空混沌通信系统的分析与设计。研究了基于符号向量序列的局部耦合映像格子求逆问题，证明相空间取值存在通过符号向量序列逆迭代收敛至初始向量性质，并提出了相应初始向量估计方法；研究了耦合映像格子允许字和禁止字产生原因，及与系统控制参数的对应关系，给出了允许字序列和禁止字序列的判定方法；提出了基于禁止字区域的耦合强度估计方法；推广了字提升法，并应用于耦合强度及控制参数估计；提出了关于耦合映像格子多径伪混沌流密码攻击方法；提出了基于符号向量动力学的耦合映像格子信号估计算法及具有自纠错功能的信号估计算法，理论分析和仿真计算表明，高斯加性白噪声干扰情况下符号向量序列的误码率与信噪比、耦合映像格子的总节点数、区间划分长度之间存在依赖关系；基于提出的估计方法，提出了低信噪比条件下有效的时空混沌多径调制-解调算法。 提出了由混沌到随机过程演进的准确模型，形成了混沌密码的确定性随机动力学理论基础。证明仅当z为互质假分数时，显式函数xn=sin2（θTzn）才能出现确定性随机行为；利用不可逆非线性变换作用于斜抛物线映射的机制，构造出可准确描述渐近确定性随机行为的李沙育映射；利用类似机制，构造出了基于分段线性映射的李沙育映射Ⅱ型和离散型李沙育映射；分析了相应不动点、倍周期分叉、Lyapunov指数谱、离散状态下的最大周期特性、多值对应关系等动力学特性；分析了渐进确定性随机序列概率密度函数、自相关系数、近似熵等统计特性：研究了渐进确定性随机符号动力学特性，证明其符号序列可以有效抵御符号动力学的攻击；提出基于离散渐进确定性随机的伪随机序列发生器，并给出了FPGA实现形式以及随机性检验结果。进一步，利用李沙育映射改进了单向耦合映象格子自同步序列密码、基于搜索机制的混沌流密码、混沌图像加密系统、多径伪随机序列发生器、同时具有压缩和加密双重功能的混沌密码等。