在信息时代,信息安全已成为世界性的现实问题,谁没有信息的独立和主权,谁就没有真正的国家独立和主权。谁没有信息安全,谁就没有国家的政治、经济、军事等方面的安全。而密码,则是信息安全的核心,为国家的信息和通信保密安全提供保障。近些年来,由于量子技术的出现,传统密码的安全性受到了威胁。所以,以混沌密码为代表的新形态密码,可以为信息安全提供可靠保障。本文从混沌分组密码的理论研究出发,通过比较混沌密码与传统密码的性质,并且对混沌密码提出了两个应用。具体包括：研究混沌理论中关键的性能指标：Lyapunov指数,离散熵,离散混沌等指标。从数学角度推算出Lyapunov指数与混沌状态的定量关系；从离散熵的数学推导中得到混沌相空间中的不确定性计算；从离散混沌的定义出发,证明了Lyapunov指数与离散混沌的关系。研究传统密码的性能分析方法,对比研究了混沌密码和传统密码的性能指标。主要从结构、S盒、P盒、操作符、安全性等方面,计算利用混沌生成不同的密码学部件的性能指标。并且采用传统密码的分析方法,进行了大量仿真实验,对比研究了两种算法的优缺点。提出一个抗差分攻击的SMS4改进方案。通过分析原始算法固定S盒的差分攻击。该方案在原密码算法的结构上,提出了基于双混沌映射的密钥生成算法和动态S盒生成算法。该算法利用混沌系统初值敏感性等特点,通过多轮迭代运算生成密钥空间大的密钥流,构造非线性特性和差分均匀性良好的动态S盒。本文对该改进算法进行了仿真测试和安全性分析,证明该改进算法具备良好的密码学性质,具备优良的抗差分能力。提出一种基于不同维度的多维混沌映射数字图像加密算法。在研究不同维混沌映射的基础上,采用了多轮混淆变换和单轮扩散变换的结构。其中包括了对图像像素置乱,密钥流生成以及加密操作符选择运算。计算机仿真及统计特性,安全性分析结果表明,该算法具有良好的加密效果和较高的安全性能,并且具备较强的抗攻击能力。