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物理不可克隆函数(PUF)是一种反映芯片独特的激励-响应的函数。其激励-响应关系取决于芯片深亚微米级的变化,即工艺偏差。工艺偏差由芯片制造过程中不可控的差异引起的,这种差异能够生成芯片间独特的指纹信息。该信息在芯片的后续制造流程中能一直保持不变,且对于每块芯片都是唯一的。而且由PUF生成的指纹信息对物理探测敏感,可以抵抗侵入性攻击。工艺偏差的复杂性和随机性又使得PUF响应难以被克隆。由于PUF的这些性质使得它在设备认证、加密密钥生成和知识产权(IP)保护等方面有着很广阔的应用前景。本文重点研究了如何在不增加PUF电路成本的前提下,生成更多的激励-响应对(CRPs)。主要通过两种方法达到增加CRPs的目的,一是通过可配置RO(RRO)和身份映射函数的应用;二是在文献[63]的基础上做PUF结构的改进。本文主要完成的工作如下:(1)设计一种新的可配置震荡环结构。本文设计一种SRAM和RRO相结合的RRO结构,称作SRRO,并将其在FPGA上做成硬宏。(2)含有身份映射函数的RRO PUF硬件实现。设计含有身份映射函数的RO PUF在FPGA上的实现架构。RO震荡环网络的元素是本文设计的SRRO结构。整个RRO PUF系统在Xilinx Virtex-5 FPGA上进行硬件实现。实验结果证明,该PUF的唯一性和稳定性分别达到了 48.96%和3.24%。在使用与含有身份映射函数的经典RO PUF相同的硬件资源条件下,生成的有效响应bits是经典RO PUF的16倍,并且生成的响应bits具有无相关性、不可预测性,还可以防止差分攻击、机器学习建立模型攻击以及反向工程攻击。(3)改进文献[63]中PUF的结构。在ROPUF的基础上,构造了不同于经典RO PUF的RO网络。通过在Xilinx Virtex-5 FPGA上实验验证,这种结构的PUF的唯一性和稳定性分别为:46.82%和18.7%。且PUF的响应位数增加到了 256位。