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现场可编程门阵列(Field-programmable gate array,FPGA)是一种广泛使用的可编程数字集成电路,基于FPGA平台可以设计各种的应用。知识产权核(Intellectual protection,IP)是应用于FPGA平台上的二进制文件。随着IP的大量应用,对知识产权核的侵权越来越多:克隆、过量生产、重演攻击、逆向工程、旁路攻击及硬件木马等。因此如何有效的对IP核进行保护越来越受关注。物理不可克隆函数(Physical unclonable function,PUF)是一种IP核保护技术,它独有的唯一性和不可克隆性能够有效的对IP核进行保护。本文中,我们主要研究环形振荡器(Ring oscillator,RO)PUF的可靠性以及可重构性。主要工作如下:(1)针对RO PUF在环境影响下的不可靠性,本文提出了一种频率偏移的方法(Frequency offset algorithm,FOA),能够有效的提高RO PUF在温度和电压下的可靠性。本文提出的频率偏移方法在基本的RO PUF结构的基础上,通过在各个计数器的后面增加一个频率补偿单元,使得进行比较的两个RO的频率差大于一定的阈值,从而克服了环境因素的干扰,保证了RO PUF的可靠性。实验结果表明,在温度环境影响下,本文提出的FOA方法比温度敏感协作方法(Temperature-aware cooperative,TAC)具有更好的可靠性;在电压环境影响下,本文的FOA方法在可靠性阈值因子较大时有更好的可靠性;在硬件效率方面,本文的FOA方法较TAC方法有很明显的优势;此外,本文的方法能够实现对RO100%的利用率,由此可以得到更长的响应序列以及增加激励-响应对(Challenge-response pairs,CRPs)数据集。(2)FPGA系统易受重演攻击,可重构绑定技术可以达到克服重构攻击的目的。本文针对其中的可重构性进行了研究,提出了一种跨RO的可重构RO PUF,在反相器层次对RO PUF进行了重构。通过在组成RO的基本组件反相器和与门以及反相器与反相器之间增加多路选择器的方式,实现了跨越RO对反相器进行选择,从而实现RO PUF的重构功能。与基于环形振荡器的可重构PUF进行了实验比较,结果表明本文提出的跨RO的可重构RO PUF能够获得大量的可重构数以及很高的硬件效率。在相同的RO使用数量和相同的RO阶数情况下,本文提出的跨RO的可重构RO PUF较基于环形振荡器的PUF在重构数和硬件效率方法都有很明显的优势。在RO使用数量为8,RO的阶数为9时,本文的跨RO的可重构RO PUF的可重构数是基于环形振荡器的PUF的可重构数的1.10E+11倍,硬件效率是基于环形振荡器的PUF的1.32E+11倍。