传统的密码学研究中,攻击者只能访问密码系统的输入与输出,但在白盒攻击环境（White Box Attack Context WBAC）中,攻击者对密码系统拥有全部的访问权限。为了保证在白盒攻击环境下的密钥安全性,提出了白盒密码的概念。白盒密码的设计通常将包含密钥的密码系统映射为查找表网络,并利用混淆编码对查找表提供保护,以此保证密钥的安全,肖雅莹等人的白盒SM4方案就是基于以上思想进行设计的。目前来看,几乎所有的白盒密码方案都在理论上被证明不安全,但在实际应用中仍可以通过隐藏白盒密码方案的设计细节来对抗攻击者的分析。Bos等人于2016年提出的差分计算分析对实际应用中的白盒密码带来了极大的安全威胁,差分计算分析以白盒密码程序运行过程中的软件执行轨迹（software execution trace）为分析对象,采用统计分析的方法执行密钥提取,是否掌握白盒密码的设计细节对分析几乎不产生影响。差分计算分析的思想源于灰盒模型中的侧信道分析,并且由于差分计算分析所处环境为白盒攻击环境,采集到的侧信道信息种类更加丰富,不包含噪声,因此分析步骤更加精炼,分析结果也更加精确。差分计算分析的提出首次将侧信道分析思想引入白盒密码的分析工作中,开创了白盒密码分析的新路径。论文在对白盒SM4实现方案以及差分计算分析进行研究的基础上提出了一种针对于白盒SM4方案的侧信道分析方法,利用该方法对肖雅莹等人的白盒SM4方案进行了成功分析,在此基础上提出了一种安全的新型白盒SM4实现方案。主要的研究内容包括:（1）通过对差分计算分析以及肖雅莹等人的白盒SM4方案的研究发现,在白盒SM4方案的加密过程中所产生的查表结果与密钥之间存在相关性,并且可以通过统计分析的方法对密钥信息进行提取。因此,我们提出了一种以白盒SM方案所有查表结果为分析对象,以均值差分作为中间查表结果与密钥之间的相关性指标,利用计算线性组合的方式抵消查找表的线性编码的混淆作用的侧信道分析方法,称为中间值平均差分分析。相较于已有的白盒SM4的分析方法,该分析的部署简单,分析结果准确,具备良好的效率。（2）在肖雅莹等人的白盒SM4方案的基础上提出了采用非线性混淆的白盒SM4方案,该方案利用8比特的非线性编码对查找表的输出进行混淆,利用异或表替代原有的部分异或操作,将一轮加密过程中的部分仿射编码用查找表进行替换,从而提高了白盒SM4方案的安全性。整体方案占用内存大小为24848.5KB。经过安全性分析,该方案具备较好的安全性。