近几十年来,计算机和通信技术迅猛发展,人们在享受信息化带来便利的同时,也面临着重要信息在传播和使用过程中的安全性问题。随着混沌理论越来越得到人们的广泛关注,利用同步的混沌进行秘密通信也就成为当今国际研究的一大热点。而细胞神经网络由于其强实时性、高保密性和运行速度快等明显优点,已经显示出了它在保密通信领域中强大的生命力,有着更加广泛、深入的发展和应用前景。本文重点研究了五维CNN超混沌同步系统,并将其应用于一维信号和图像保密通信中,取得的主要研究成果体现在:第一,构造了一个五维CNN超混沌系统,将其作为密钥源应用于保密通信中。与三维和四维的CNN混沌系统相比,具有更高的保密性。第二,基于全维状态观测器的设计思想,构造了五维CNN超混沌同步系统。分析得出极点配置与同步速度的关系,并提出选择矩阵和补差值的方法,采用该方法可以最大限度地降低信源噪声对同步系统的影响。第三,改进原有的一维信号加密算法,在加密过程中增加了信号处理和信号逆处理的过程,将混沌遮掩、混沌调制、信息加密和信号处理结合起来,增加了传输信号的复杂性,扩展了密钥空间,提升了通信系统的安全性和抗破译能力。第四,将构造的五维CNN超混沌同步系统应用于一维信号保密通信中,采用改进后的加密算法,并对其进行性能分析。该系统对密钥极端敏感,密钥空间巨大。提出采用给定软阈值小波去噪技术去除信道噪声,结合选择矩阵和补差值的方法去除信源噪声,使系统具有良好的抗噪性。第五,提出一种基于CNN的图像加密新算法,与著名的Arnold算法和幻方算法相比,灵活性和安全性更高。第六,在图像保密通信系统中应用新算法,并将构造的五维CNN超混沌同步系统作为密钥源,仍采用一维信号保密通信系统的去噪方法来消除信道噪声和信源噪声,且对其性能进行分析。该系统具有密钥敏感性强、密钥空间大、明文的统计特性完全被打破、密文相邻像素之间有近似于零的相关性、安全性高和抗噪性好等优良特性。