混沌是一种普遍存在于非线性系统的具有确定性和类随机特性的动力学行为,许多学者认为混沌理论和现代密码学存在着紧密地联系,例如:混沌系统具有对初始条件和结构参数极端敏感性以及混沌信号的类随机特性与现代密码学中的扩散特性和混乱特性相对应。随着对混沌理论研究的不断深入,非线性科学和信息科学两个学科作为前沿的交叉学科被广泛应用于现代密码学中。其中,利用数字电路实现混沌系统是目前混沌作为密钥发生器在加密通信过程中应用的主要形式。　　 论文主要研究数字化混沌的特性及在保密通信中的应用。首先介绍了混沌的基本理论:如何判断一个非线性方程在一定参数范围具有混沌动力学特征,以及如何用数学语言来描述混沌运动并对它进行定量刻画。在混沌理论的基础上,论文开展了混沌数字化模型的研究。利用DSPBuilder技术建模实现硬件的浮点运算,并运用在加密通信中。而数字化混沌在有限精度下实现导致系统动力学特性退化现象,使离散混沌序列存在短周期、相关性及局部线性的缺点。为了减小和消除存在的安全隐患,论文利用相关性原理测试不同精度下序列的周期化现象,通过数值拟合用数学表达式建立精度与周期的关系。其次,针对序列的短周期现象及数字混沌的实际应用提出一种新的数字混沌密钥序列发生器。通过测试,新混沌系统的轨道具有类随机的跳动性,同时消除了由于有限精度所引起的相关函数的周期性峰值现象,这样提高了系统的安全和抗多径干扰与多址干扰的能力。　　 另外,文献中实现的混沌系统是通过D／A转换,观察它的相图来确定系统是混沌的。至今,数字混沌系统没有一个统一的判定标准和理论根据。为了验证数字混沌系统仍然具有非线性行为,论文通过硬件实现系统的分岔现象,首次使混沌系统可以从性质上验证数字化后仍然具有动力学特性。最后,论文利用观测器同步理论将改进的数字混沌密钥序列发生器应用在无线混沌加密通信系统中。通过数据发送端加密后再发送给远端接收者,保证了空中密文数据即使中途被窃取也无法被破译,以防止数据被攻击者窃听、中途篡改或伪造。合法的接收端则采取相应的解密算法恢复出明文数据,从而实现了信息安全可靠的传输。