本文研究量子安全的分组密码构造。伪随机置换（PRP）是理论密码学与应用密码学的基石，而能够抵抗量子查询攻击的PRP在构造伪随机酉算子、分离SZK与BQP等方向中日益重要。经典的Even-Mansour框架通过将公开置换与轮密钥异或交替组合来构造PRP，其中单轮构造在理想置换模型（IPM）下已具备经典安全性，增加轮数可提升具体安全性。然而在量子查询场景下，该框架的安全性尚不明确：基于Simon算法的简单量子攻击可以攻破单轮密码；对于两轮或更多轮，此前仅知道能够抵抗非适应性敌手（即敌手必须预先准备好所有查询）。本文证明了两轮Even-Mansour密码在IPM下具有信息论安全性，能够抵抗对全部可用预言机进行多项式次自适应正向和逆向量子查询的敌手。证明使用了压缩置换预言机和一种特殊构造的等距映射，将理想实验与真实实验关联起来。作者还证明了该构造在某种意义下是最小的：任何通过单次调用公开置换构造的密码在量子场景下本质上都不安全。因此，两轮Even-Mansour是最简单的量子安全分组密码。这项工作填补了量子查询模型下Even-Mansour框架安全性分析的关键空白，为设计量子安全的对称密钥原语提供了理论基础。

本文提出了一种基于混合整数线性规划（MILP）的差分故障攻击（DFA）改进框架，命名为MIFA。研究背景源于对DEFAULT和BAKSHEESH两种分组密码的DFA安全性分析：ASIACRYPT 2021上DEFAULT被设计为算法层面抵抗DFA，声称无论注入多少故障都具备64位安全性；但EUROCRYPT 2022的研究通过信息合并技术打破了这一声称；随后ASIACRYPT 2024的研究利用单解差分轨迹搜索进一步提升了攻击效率，在简单密钥调度下对DEFAULT第5轮（从最后一轮倒数）注入5个故障即可将密钥空间降至1，对BAKSHEESH则在倒数第3轮注入12个故障达到同样效果。本文的核心贡献在于：1) 将DFA问题建模为MILP问题，利用求解器自动搜索最优故障注入策略，从而能够攻击比以往更深层的轮数，并减少密钥恢复所需的故障注入次数；2) 提出一种系统性分析方法，通过枚举所有可能的单比特翻转故障对应的输入差分，确定最有效的故障注入比特位置，从而进一步减少所需故障数量，并能够理论计算所需故障次数的上界。实验结果表明，对于DEFAULT，在倒数第6轮注入3个故障，或在倒数第7轮和倒数第8轮分别注入2个故障，即可将密钥空间降至1。该框架展示了自动化优化工具在密码分析中的潜力，为评估分组密码的DFA抵抗力提供了新的方法论参考。本文适合密码学研究者、硬件安全工程师以及对DFA攻击与防御感兴趣的安全从业者阅读。