近十几年来，随着信息技术和计算机技术的快速发展，对信息安全提出了越来越高的要求，并使得作为信息安全核心的加密技术及其实现变得越来越复杂。保障各种网络活动中的信息安全，成为社会广泛关注的一个重点。在探索加密系统实现的新方法过程中，研究发现细胞自动机的许多特点，如结构的简单性、内在的并行性及其复杂计算的能力和动力学特性，使其能够满足现代信息技术发展对多层次信息安全的要求，作为密码技术自主化方面最有希望的技术，细胞自动机逐步成为研究的热点。 根据细胞自动机研究的发展情况，本文提出了一种串型二维细胞自动机邻居模型，该模型的细胞空间由n个相互影响的一维细胞自动机细胞空间组成，这样就使得其既有二维细胞自动机的复杂结构，而计算的复杂度又接近于一维细胞自动机。然后在该模型的基础上构造一个伪随机数发生器，该伪随机数发生器综合使用了可控技术和混合细胞自动机的迭代方式，使其产生的伪随机数的质量高于一般的同余和移位寄存器方法产生的伪随机数的质量，能够达到二维细胞自动机的水平，而计算复杂度小于二维细胞自动机。 本文同时还提出了一个基于混合自反转细胞自动机的对称加密算法。构造自反转规则生成算法，将混合细胞自动机的迭代方式和自反转规则，与串型二维细胞自动机邻居模型结合，构成了混合自反转细胞自动机模型，将该模型用于对称加密体系中完成对数据分组的加密。该算法可以在不增加系统复杂性和运算量的情况下大幅度提高密钥空间，使得穷举攻击变得不现实，加密系统在计算操作中是安全的。同时在迭代过程中加入随机数，相同密钥对明文进行多次重复操作所得到的结果密文是不一样的，增强了算法对已知明文密文对攻击的抵抗能力。