近年来,数字技术和互联网的快速发展为人们的工作和生活带来了极大的便利。同时,出现了大量的信息篡改和数据泄露等事件,因此,信息安全日益成为人们关注的现实问题。目前在信息安全方面,加密可以说是最直接有效的手段,而随机数在信息加密领域有着广泛的应用。随着混沌理论逐步完善,与其他学科的密切融合,以及混沌具有对初始条件的敏感性、长期不可预测性以及遍历性等特征,混沌理论在信息安全领域中的应用成为热门的研究方向。与混沌系统相比,超混沌系统有两个及以上的正Lyapunov指数,具有更复杂的动力学特性,从而更受研究者们的广泛关注。为了设计出具有更加复杂动力学特性的混沌(超混沌)系统,学者们将忆阻器带入到在混沌系统中,生成的混沌信号具有更加复杂动力学特性,成为了混沌系统新的研究热点。因此,将忆阻超混沌系统与随机数生成器相结合是一个很有意义的研究课题。本文的研究内容如下:1.提出了一个以五维四翼忆阻超混沌系统为单熵源的伪随机数生成器,并采用MATLAB软件进行仿真。由于该超混沌系统是连续时间的混沌系统,在对该随机数生成器进行仿真时,首先要对该超混沌系统进行离散化处理,然后再对生成的超混沌序列进行采样和量化。为了使生成的随机数分布更加均匀,对量化后的序列进行了简单的后处理,该后处理方法是由16个移位寄存器和15级异或组成。最后,对仿真后生成的随机数进行了 NIST 800.22测试和安全性分析。测试和分析结果验证了生成的随机数具有良好的随机性,也同时证明了此随机数生成器在信息安全领域具有潜在的应用价值。2.提出了一个以无平衡点四翼忆阻超混沌系统和Bernoulli映射为双熵源的伪随机数生成器,并采用FPGA进行了硬件实现。该随机数生成器的FPGA实现流程主要有4个模块组成,分别是熵源、采样、量化(比较器)和后处理。在熵源模块,由于该超混沌系统是连续时间的混沌系统,需要用RK4算法先对其进行离散化,而另一个熵源Bernoulli映射本身就是离散时间的混沌系统,则不需要。为了提高随机数的生成速度,在量化模块,对混沌振荡器生成的序列进行了预处理。最后,对该随机数生成器生成的随机数进行了 NIST 800.22、ENT和AIS.31测试和安全性分析,结果证明了所生成的随机数具有良好的随机性。此外,将该伪随机数生成器与其它文献中的随机数生成器进行了比较,该伪随机数生成器输出速度更快,可以达到62.5Mbit/s。