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Hash函数作为现代密码学的重要组成之一，被广泛用于如数字签名、实体认证、密钥分发和随机数产生器等密码应用中。由于Hash函数的多种用途，被称作现代密码学的“瑞士军刀”。本文主要对Hash函数的安全特性和结构设计方法进行研究。Hash函数是接受任意长的输入消息，产生固定(较小)长度输出的单向函数。近年来，由于MD4算法被成功破解，被广泛应用的SHA-1、SHA-2算法的安全性受到严峻的挑战。美国NIST(National Institute of Standards and Technology)发起了一轮向社会公开征集用于替代SHA-1、SHA2的Hash算法的活动，Hash函数再次成为了研究的热点。论文的第一部分主要研究Hash函数的攻击技术，论文在分析KECCAK算法及算法中各个置换的性质的基础上，使用线性分析方法和差分分析方法，构造出KECCAK算法的低轮区分器；然后研究KECCAK旋转变换和z周期性质，并成功构造出4轮KECCAK置换的区分器；最后讨论了KECCAK的零和性质，并构造出KECCAK置换的17轮区分器。论文的第二部分主要研究Hash函数的结构设计。在宽管道结构模型基础上，提出了一种新型Hash结构模型SWP，并把新模型与常见的几种Hash结构模型做了对比。