现代密码算法的设计在思想上趋向于各种密码算法的相互借鉴和融合，NIST评选出的Hash算法SHA-3是Hash函数领域最新的研究成果，我们将SHA-3的三维设计思想应用于分组密码的设计和分析，这项具有创新的探索，不仅给分组密码的设计提供了一个特别好的思路，而且无疑对促进信息安全领域的研究工作有着积极的意义。本文细致研究了SHA-3算法以及分组密码的设计准则与性能分析，并结合C语言等辅助工具，主要完成了以下工作：首先，本论文研究了SHA-3算法轮函数中的非线性变换的主要密码学性质，包括非线性度，差分均匀度，代数次数等，并求出了它的逆变换的代数表达式。其次，对SHA-3算法轮函数三维数组上的状态更新思想做了深入研究，然后对其部分模块进行改进，重新设计了作用在三维数组上的适用于分组密码算法的基础模块。最后，提出了一个全新的作用在三维状态上的分组密码算法CUBE，实现了CUBE算法，并对该算法进行了差分分析和线性分析，证明其能抵抗穷搜索攻击。