由于混沌对初始条件及参数敏感等的特性使其与传统密码的特性不谋而合,混沌密码学由此产生。而随机数在密码学中占有举足轻重的地位,越来越多的人开始研究基于混沌的伪随机数发生器。它摆脱了基于(非)线性反馈移位器等的传统伪随机数发生器必须在整数域进行运算的限制,将运算范围扩展到了实数域。同时它的出现也为图像加密技术提供了新的方向。一维帐篷混沌系统由于实现简单,性能好在混沌密码学中被研究最多。但是它有一个缺点,即控制参数范围太小造成了混沌密码系统的密钥空间过小,从而影响了混沌密码系统的安全性。针对这一问题,本文进行了深入研究,并取得成果如下:1.对混沌密码系统的相关理论和基础知识进行了研究。研究了基于混沌的密码系统的发展历史和现状。介绍了密码学的几个分支和几种常见的混沌系统,并对混沌系统处于混沌状态的判断依据进行了详细介绍。2.改进了一种旨在扩大密钥空间的伪随机数发生器。该算法由D?sc?lescu等人提出,旨在通过多次迭代一维帐篷混沌映射来扩大基于该混沌的伪随机数发生器的密钥空间,但是经实验仿真结果证明,该方法的确在一定程度上扩大了基于该混沌的伪随机数发生器的密钥空间,但是由其产生的伪随机数的随机性能并不是很好,不能通过NIST的全部测试。由此本文采用具有良好伪随机性的m-序列对其进行干扰,从而得到了密钥空间大且性能良好的基于混沌的伪随机数发生器。3.介绍了常用的数字图像加密算法,在此基础之上提出了一种新的基于混沌的数字图像加密算法,并将本文改进的伪随机数发生器用于了图像加解密,加解密结果及性能参数验证了所设计的新的基于混沌的数字图像加密算法的良好性能。