在信息时代的今天，经过了几十年的高速发展，信息技术和网络技术得到了广泛的应用，互联网走进了千千万万的家庭。由于人们的信息传递方式渐渐从传统的邮递方式转变为依靠网络进行传递，越来越多的信息出现在互联网上。因此信息安全问题引起了全人类的重视，信息的安全与保护问题显得越来越重要，在这样一个背景下密码学的理论与技术成为计算机科学与技术中的一个重要研究领域。流密码是现代密码学中的一个重要的研究分支，随着细胞自动机理论的提出与发展，研究人员开始将细胞自动机应用于流密码以产生随机密钥。细胞自动机具有组成单元结构的简单性、单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性，使得其特别适用于密码学。 本文对细胞自动机的基本理论、细胞自动机的周期性、细胞自动机产生序列的随机性以及利用细胞编程寻找最优细胞自动机进行了深入的研究。文章首先介绍了细胞自动机的相关知识；然后引出了用来寻找最优细胞自动机的细胞编程思想，结合某些细胞自动机具有较好的周期性以及产生的序列随机性相对其他细胞自动机更好的特性，改进细胞编程以使其在特定种群中寻找最优细胞自动机，并对该最优细胞自动机产生的输出序列的伪随机性进行了测试。为了适应在特定种群中寻找最优细胞自动机，本文对细胞编程进行了如下改进：提出了新的种群编码规则，并且也提出了基于这种编码规则的进化操作。最后，利用产生的几种能产生高伪随机性序列的细胞自动机构造了三种流密码结构。