在21世纪的今天,网络早已融入每个人的日常生活。人们在享受着利用网络进行信息准确,实时传输的同时,却很少意识到对于信息至关重要的部分:随机数。对于现今信息爆炸的时代随机数几乎存在于信息所覆盖的每个领域,如通信、信息加密、安全芯片等。人们用一定的方式和密钥对信息进行加密以防止黑客窃取,黑客通过寻找密钥中的规则对加密的消息进行破解。所以密钥安全性对于信息来说至关重要。传统的随机数算法已经无法满足密钥安全性的需求。混沌系统自身拥有这良好的初值敏感性、类随机性、遍历性和不可预测性,得到了随机数研究者的广泛关注。尽管混沌系统自身拥有着良好的性能,但是由于数字设备精度的限制使得混沌系统出现混沌退化而无法达到理论性能,这一直阻碍着混沌系统在随机数发生器领域的广泛应用。本文的主要研究工作如下。首先,区别与其它使用LFSR作为外部扰动源或多个混沌系统以一定的方式互联构造随机数发生器的方法。本文使用Logistic映射作为随机数发生器的唯一基础函数,通过改变其迭代的方式,对其参数扰动的方式以及对其输入扰动的方式进行高效控制。基于这种方式,设计了一种具有良好随机性的伪随机数发生器。最后,将设计的伪随机数发生器在FPGA设备上进行实现,与其它方案构造的随机数发生器相比,该随机数发生器的资源消耗更少。并且该随机数发生器通过了多种安全性测试。然后,传统的真随机数发生器大都是基于模拟电路的热燥声及电噪声进行信号转换而设计的。为了满足数字领域对真随机数发生器的需求,研究者常常从数字环形振荡器(RO)的相位抖动或触发器的亚稳态作为随机信号源设计真随机数发生器。但是,由于信号源的碰撞率低下,导致真随机数发生器输出频率一直难以提高。本文通过环形振荡器(RO)和D触发器联合使用的方式作为随机信号源,其中环形振荡器比较容易产生相位抖动,并且RO具有较高的振荡频率使得与其联合使用的D触发器更容易进入亚稳态。然后,利用混沌映射实现了系统的高频输出与随机源的低频采样之间的频率转换,使得随机源能够积累更多的抖动。基于这种方案,不仅可以保证随机数生成器的随机性,而且能够保证随机数生成器拥有较高的输出频率。最后,利用两个Logistic映射相互扰动的技术构造了一个伪随机数发生器,并且基于该随机数发生器设计了一种轻量高速的Hash函数。该Hash函数拥有近实时的信息处理能力,能够在完成消息输入后快速生成相应Hash值,并且该系统消耗的硬件资源较小,适用于资源受限的环境中。在一系列测试中该系统同样也取得了良好的效果。