作为20世纪三次科学革命之一的混沌理论学,自诞生以来,取得了广泛的关注。由于混沌具有初值敏感性、伪随机性、遍历性等特点,其被广泛应用到保密通信和加密系统中。现今已有许多基于混沌同步的保密通信方案被提出。但是,随着研究的深入,发现这些同步方案在实际应用方面存在一些问题,比如噪声使得混沌系统动力学特征减退,混沌特征不再明显、控制器的设计太过复杂等。因此,设计一个鲁棒性、普适性的同步方案变得更有意义。另外,提高混沌密码学的鲁棒性也是现在亟需解决的一个问题。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了混沌同步及加密中的若干问题,主要工作如下：(1)提出了一个广义的带有干扰和时滞的复混沌系统的修正函数投影同步方案。根据Lyapunov稳定性理论,设计了自适应控制器和干扰参数的更新规则。独特的干扰参数更新规则,保证了混沌系统的动力学特征和同步方案的鲁棒性。另外,噪声和延迟的考虑,使得同步的研究更具有实际意义。(2)设计了基于混沌系统和改进的重力模型的加密算法。算法中改进了孙玉峰提出的重力模型,克服了原模型中存在的密钥值过大,密钥敏感性低等问题。此外,加密过程中利用密文改变混沌迭代值,使得中间密钥流依赖于密文,增强了算法的鲁棒性。(3)设计了基于散列函数和循环移位的混沌加密算法。密钥流依赖于明文图像的散列值,即使在不改变任何初始条件的情况下,每加密一轮所得到的密钥流也是不同的,真正地实现了“一次一密”。