在信息时代的今天，随着通信技术和网络技术的高速发展和广泛应用，越来越多的信息在网络上传输，信息的安全与保护问题显得愈发重要，使得密码学理论与技术成为信息科学与技术中的一个重要研究领域。一些新兴的密码学理论，如混沌密码学、量子密码学等，也引起了愈来愈多的学者的青睐。本文主要研究混沌序列密码的设计与实现的有关问题。 本文系统介绍了混沌密码学的一些预备知识、现代密码学基本原理和馄沌理论；详细讨论了Logistic-map混沌序列及其存在的不足，在此基础上，提出将Logistic混沌序列与m-序列以异或方式结合形成一类混合混沌序列的方法。从理论上分析了混合混沌序列的密码学属性(包括混沌序列的周期性、随机性、平衡性、游程特性、相关性、线性复杂度等多项指标)，并作了大量的对比分析实验。结果表明：在有限精度实现下，该方法可以有效提高混沌系统的复杂性和周期性。结合收缩式密钥流发生器，设计和实现混合混沌系统，并进行相应的仿真实验，同时对该系统的安全性能进行了深入分析，如扩散扰乱特性、密钥空间、弱密钥问题和抗密码学分析等；研究了如何利用混合混沌序列进行图像加密，提出了一种基于混合混沌序列的多级图像加密算法，并作了详细地描述。模拟实验证明本算法具有加密速度快，安全性高，无额外畸形产生等特点。 最后论文对研究工作进行了全面的总结，并对今后的研究方向进行了展望。