Применение математического аппарата векторных булевых функций позволяет находить эффективные методы формирования нелинейных подстановочных конструкций для симметричных криптографических примитивов с оптимальными показателями. Теорию, разрабатываемую в рамках векторных булевых функций, можно использовать для генерации долговременных ключевых элементов криптоалгоритмов, применение которых позволяет обеспечить значительный запас стойкости к известным видам криптоанализа. Проведённые вычислительные эксперименты показали ограничения нахождения оптимальных подстановок при использовании метода случайной генерации. В то же время, комбинация алгебраических и эвристических методов позволяет преодолеть эти ограничения. За основу выбранного метода был взят известный метод градиентного спуска для генерации булевых функции. В отличие от известного, где находились лишь отдельные булевы функции, предложенный метод позволяет формировать векторные булевы функции с заданными параметрами. Таким образом, он может быть использован для генерации оптимальных нелинейных узлов замены, применяемых в современных блочных симметричных шифрах с требованиями к обеспечению высокого уровня стойкости.