互联网时代,化工工控系统面临网络攻击的风险,必须采用认证技术来提升化工工控系统的安全性,Hash函数因其具有单向性和固定输出长度等特征可作为一种解决方案。另外,近些年兴起的区块链技术中的共识机制可以对重要数据进行保护,可提升化工工控系统的安全性,而Hash函数正是区块链技术的核心。Hash函数在保障信息安全的过程中扮演着不可或缺的角色。判断Hash函数的性能优越与否关键在于其是否拥有良好的敏感性和良好的混乱与扩散特性。混沌系统因具有天然的初值敏感性和内随机性等特征常被用在Hash函数的设计当中。本文首先结合一维双向耦合映像格子模型与动态整数帐篷映射,利用Merkle树结构,构造并行Hash函数;然后将一维耦合格子映射扩展至二维,并在模型耦合的过程中加入动态参数,构造出安全性更高的Hash函数;在此基础上结合Spark大数据平台设计出更加安全且运行效率更高的Hash函数。主要研究内容为:（1）分析了帐篷映射的迭代情况,将其从实数域运算转换为整数域运算,且加入动态参数,大幅度提升了混沌映射的密码学特性。针对混沌Hash函数运行速度慢的问题,采用Merkle树结构,结合一维双向耦合映像格子模型的混乱与扩散机制,设计了一种新的并行Hash函数。理论分析和测试结果表明,该Hash函数具有较为理想的初值敏感性和混乱与扩散性质,使用较短时间即可完成对数据的杂凑处理,并且可根据需要获得不同长度的Hash值,符合Hash函数的各项性能要求。（2）将一维双向耦合映像格子模型扩展至二维结构,结合动态整数帐篷映射构造Hash函数。利用动态整数帐篷映射的位逻辑判定功能来控制动态参数的变化,由循环位移方式对动态参数进行演化,增强了明文差分与参数项的关联度。维度的扩展与动态参数项的加入及其演化机制,使得模型不仅在扩散速度上有所提高,而且在混乱与扩散性质方面也有所增强。理论分析和各项测试结果表明,该算法具有较强的初值敏感性,混乱与扩散效率显著提升,且实现简单。（3）针对Hash函数处理大数据量明文信息时的安全性较差和效率较低等问题,设计了一种适用于Spark大数据平台的Hash函数。在Spark大数据平台读取明文并进行分片处理,再对每个数据块进行并行处理;采用Merkle树型结构,每次取固定长度数据进行压缩,压缩函数采用二维耦合映象格子与动态整数帐篷映射,并额外增加动态参数以增强混淆性能。理论分析和各项测试结果表明,算法具有良好的初值敏感性及并行处理特征,为大数据量明文信息的认证及数字签名等应用提供了一种高效、快捷的解决方案。