随着计算机技术、互联网技术和信息技术的迅速发展,我们的生活和工作方式产生了很大的改变,因此,信息安全的重要性也越来越为人所知。密码学是保证信息安全的一个主要方式,所以密码学逐渐成为众多学者研究的热点。混沌的主要特性有确定性、不可预测性、初值敏感性等,这与密码学的诸多要求不谋而合。混沌密码学自1989年第一次被提出,至今已经发展了三十年。混沌密码学具有简单、高效、安全等优点,因此,自提出之时起就成为众多学者研究的热点,许多优秀的混沌密码学有关研究成果被提出,但是其中仍然有一些问题仍待解决。众多问题中,数字混沌系统的有限精度效应引起的动力学特性退化问题具有最为严重的危害,这一问题直接影响了混沌系统应用在密码学中的安全性。本文的研究目标为提出一种能够系统地配置无退化连续混沌系统的算法,以及相应的混沌量化方法,最后将得到的混沌二进制序列应用在序列密码算法中,并取得了良好的效果。下面对本文的主要工作和创新点进行叙述:(1)本文首先对密码学的研究背景以及发展现状进行了介绍,说明了密码学的主要分析攻击方法以及密码体制的安全性,详细的叙述了混沌理论的基本定义以及发展历程,介绍了几种常见的混沌映射,并且对数字混沌系统的有限精度效应引起的动力学特性退化问题进行了分析和研究,简述了克服退化问题的常见手段。(2)本文针对连续时间混沌系统的退化问题,提出了一种基于矩阵特征值配置的算法来构造具有多个正李雅普诺夫指数的连续时间混沌系统。通过设计一个线性反馈控制器,可以配置任何系统为以稳定焦点为原点的渐近稳定线性系统,之后通过设计一个非线性反馈控制器来配置多个正李雅普诺夫指数。相比于现有算法,对于任意受控系统,该算法都能够系统地配置该受控系统的正李雅普诺夫指数,使之成为无退化混沌系统。(3)本文针对混沌系统的量化方案进行了研究与分析,介绍了目前普遍被使用的几种常用量化方法,并且通过引入两个不可逆函数,基于多值量化法与阈值量化法,采用拼接的方式设计了一套量化方案,该方案具有良好的离散效果,并且具有较好的量化速度。由该方案将本文配置的无退化混沌系统的输出序列转换为混沌二进制序列,对得到的序列进行随机性测试,并且将该序列与一般混沌序列进行对比,证明该序列有着比一般混沌序列更好的随机特性,说明该量化方案具有良好的量化效果。(4)本文最后提出了一个基于无退化混沌系统的混沌序列密码算法。在MATLAB平台对该算法进行仿真验证,并对加密后得到的密文与未加密的明文进行对比分析,该算法具有很好的0-1平衡性、离散性以及初值敏感性,证明该基于无退化混沌系统的序列密码算法具有良好的加密性能。