对于随机给定的置换，在输入差分固定的情况下，输出差分近似为随机分布，即具有不可预测性。对于某些密码算法或简化版本密码算法，当输入差分为某些特殊值时，输出差分具有可预测性，即该差分出现的概率大于随机情形的概率。通常计算差分的概率值是困难的。在实际分析中，人们常利用差分特征来近似替代差分，即不仅最终输出的差分满足特定的值，每一轮的中间状态差分也是可预测的。进一步，为了简化计算模型，在计算差分概率时通常采用随机等价假设和密钥独立性假设，即差分概率不会因为密钥的不同而表现出较大的差异，密码算法每一轮的轮子密钥独立且均匀分布。在上述假设条件下，人们可以给出密码算法针对差分攻击的可证明安全。差分分析有很多变种攻击，典型的有截断差分攻击、不可能差分攻击、多差分攻击和飞来去器攻击等。