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密码学是网络信息安全的基础与核心学科,迄今为止已经历过四千多年的发展过程,而分组密码则是密码学发展中不可或缺的一部分。从DES算法诞生以来,密码学研究人员就开始着手分析研究各类分组密码算法,为此他们也提出了各种分析方法用于衡量所研究的分组密码算法安全性,常用的分析方法有两类,其中一类称为差分分析方法,以及由此衍生的不可能差分分析、截断差分分析、高阶差分分析等新方法;另一类则称为线性分析,由经典的线性分析方法也发展出了零相关线性分析等新的攻击思路。本篇论文研究了Feistel结构的SMS4算法、SP结构的PRESENT算法的抗多差分攻击能力,并且研究了两种广义Feistel结构的抗差分攻击的能力,具体成果如下:(1)对SMS4算法的多差分攻击为了研究Feistel结构的SMS4算法抗多差分攻击的能力,本部分的研究是综合利用多个17轮的SMS4的差分特征,采用基于最优区分器思想的多差分攻击方法对21轮SMS4算法进行的攻击。该攻击以一定的数据复杂度和计算复杂度,恢复出了21轮SMS4算法的128比特圈子密钥,同现有的对21轮SMS4算法的差分以及线性攻击结果对比可知,运用一定技巧对算法进行多差分攻击的方法对降低差分攻击的数据复杂度和计算复杂度有一定效果。在对正确密钥、错误密钥相应统计量的概率分布规律进行研究分析的基础上,该攻击实例可以得出多差分分析方法在算法攻击应用实例中所需数据复杂度和相应成功率之间的关系。(2)对PRESENT算法的多差分攻击PRESENT算法是一种适用于传感器网络,RFID标签等小规模硬件的超轻量级分组加密算法,该密码算法能够在较少资源条件下提供满足应用要求的安全性。为了对SP结构的PRESENT算法抗多差分攻击的能力进行研究,本文综合利用320条14轮差分传递链对16轮PRESENT算法进行了多差分分析,以一定的数据复杂度和计算复杂度对PRESENT算法的80比特版本进行了恢复攻击,与已有的对16轮PRESENT算法的差分攻击结果相比,数据复杂度和计算复杂度都有所降低。(3)针对一种带控制的广义Feistel结构的差分分析为了分析广义Feistel结构中的移位置换可变对分组密码的抗差分攻击能力的影响,本文定义了一种带控制的广义Feistel结构,针对该结构,分析了连续3轮的差分模式之间的关系,给出了求解任意r轮的差分活动S盒下界的搜索算法。实验结果表明,对比不同在于其移位置换的可变与不可变的两种不同广义Feistel结构,我们可以了解到其抗差分攻击能力与移位置换的可变性关系不大。(4)针对带扩散转换机制的广义Feistel结构的差分分析针对带扩散转换机制的广义Feistel结构,分析了连续3轮差分模式之间的关系,给出了求解任意轮的差分活动S盒下界的搜索算法,为采用带扩散转换机制的广义Feistel结构设计的分组密码算法的抗差分攻击能力的评估提供了方法。实验结果表明,带扩散转换结构的广义Feistel结构在分组密码算法设计中的运用,可有效提高算法的活动S盒下界,即有助于提高算法抗差分攻击能力。