混沌现象普遍存在，它揭示了非线性科学的共同属性：有序性和无序性的统一，确定性和随机性的统一。近年来，随着对混沌理论研究的不断深入，混沌理论的应用已成为目前国内外关注的学术热点和前沿性课题。本文主要工作是对混沌理论在信息安全和优化中的应用进行了研究，所作的工作主要有以下几个部分： 首先，结合国内外研究的现状和发展趋势，系统的论述了混沌理论的发展历史、混沌的定义和混沌的特性。对典型的混沌系统进行了深入地分析和数值仿真研究，着重研究了混沌分析识别技术，对现有的混沌分析识别技术进行了仿真，并在此基础上完成了典型混沌系统Lyapunov指数和分维数仿真计算。对混沌控制、同步技术的研究现状和混沌理论的潜在的应用领域及其意义进行了综述。 在此基础上，讨论了混沌密码学的发展现状，从多媒体数据的安全角度分析了多媒体信息的特点。深入研究和分析了现有的数字图像加密技术，重点分析混沌系统的产生的伪随机序列的特性，并提出了两种基于混沌序列的数字图像加密方法。同时对混沌理论在其他信息安全方面的应用进行了讨论。 在本文的第四章，我们简要地回顾了智能优化技术的发展现状，由于混沌系统具有的遍历性可作为避免搜索过程陷入局部极小的有效机制，混沌已成为一种新颖的具有潜力的优化工具。对现有的基于混沌搜索的优化方法进行比较仿真研究，并提出了改进。对混沌和传统的优化方法、遗传算法、神经网络的结合进行了讨论，并提出混沌优化技术存在的问题和若干可能的研究方向。