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摘要
密码S盒即黑盒，作为对称密码算法中的非线性部件，其代数性质往往决定着密码算法的安全性能。差分均匀度、非线性度及透明阶作为衡量密码S盒安全性质的三个基本指标，分别刻画了S盒抵御差分密码分析、线性密码分析及差分功耗攻击的能力。当密码S盒输入尺寸较大（如S盒输入长度大于15比特）时在中央处理器（CPU）中的求解所需时间仍过长，甚至求解不可行。如何针对大尺寸输入密码S盒的代数性质进行快速评估是目前业界的研究热点。基于图形处理器（GPU）提出一种快速评估密码S盒代数性质的方法。该方法利用切片技术将内核函数拆分至多线程，并结合求解差分均匀度、非线性度及透明阶的特征提出优化方案，从而实现并行计算。测试结果表明，与基于CPU的实现环境相比，基于单块GPU的环境下的实现效率得到了显著的提升。具体来说，计算差分均匀度、非线性度及透明阶所花时间分别节省了90.28%、78.57%、60%，验证了该方法的有效性。
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