随着计算机和网络技术的快速发展，电子商务、电子政务、电子邮件和网络游戏等应用已深度融入人们日常生活和工作中，成为不可或缺的部分。随之，信息安全问题也日益突出，甚至成为影响信息化发展的制约因素。信息加密是保障信息安全的有效方法之一，混沌映射理论非常符合信息加密理论的基本要求，将其应用到信息安全领域是当前前沿课题之一。同时，计算机处理器内核数量的不断增加，在大幅提升计算能力的同时，也促进了应用软件向并行化方向发展。因此，充分利用多核计算资源，研究和开发基于混沌映射理论的并行加密算法是目前学术界关注的热点，开展相关理论研究和技术开发具有重大的理论和现实意义。本文以分段线性混沌映射为基础，通过对混沌映射理论与密码学关系以及混沌加密技术的分析，基于消息传递接口MPI (Message Passing Interface)，采用混沌映射理论和并行加密的方法研究和探讨信息加密和传递等关键技术问题。论文主要完成以下研究工作。针对目前Logistic混沌映射的加密问题，通过对其特性的分析，指出了存在的缺陷，给出了相应的改进措施。然后对设计这类加密算法应注意的问题进行了分析，提出了一种改进的加密算法。针对消息交换问题，基于MPI安全模型标准，提出了一种混沌密码体制的安全策略，对消息交换机制进行扩展，设计了一个增强MPI库安全性的接口，在不需要修改MPI应用程序源代码的前提下，弥补了存在的安全漏洞，提高了使用的安全性。针对并行化问题，在混沌加密算法安全设计基本准则的基础上，设计并实现了一种基于MPI的主从模块并行加密算法。针对信息加密问题，通过对分段线性混沌映射特征分析，基于MPI的模型，提出了一种加入扰动机制的分段线性混沌映射的加密方法，完成了数据通信模型的模块化设计和优化设计，并对算法进行了并行实现。通过密码安全性分析、图像加密性能分析和算法性能分析等实验，验证了算法的有效性。