信息安全在数据中心、服务器、集群等系统中至关重要。在这类系统中,众核系统是主要构件模块。众核系统是上述系统的基础设施,其中,片上网络(network-on-chip,No C)连接众核系统中各个处理单元和存储单元。然而,片上网络易受到硬件木马的攻击。恶意生产商或设计人员通过在片上网络中植入硬件木马(hardware Trojan,HT),破坏片上网络的正常功能或者窃取用户的敏感信息,对整个众核系统造成了巨大的威胁。如何保证片上网络的安全,需要从攻防两方面进行深入研究。攻击方面,需要研究高隐蔽性硬件木马攻击,能够避开现有的安全机制对片上网络造成巨大的威胁,并探索硬件木马所能达到的最大攻击性;防御方面,针对高隐蔽性硬件木马攻击,设计有效的检测和防御机制,保障众核芯片系统的安全。攻击方面,本文设计了一种隐蔽性增强的硬件木马,在片上网络中发动黑洞/深坑拒绝服务(Denial-of-Service,Do S)攻击。在黑洞攻击中,木马篡改网络中数据包,使其被丢弃或转发到其他恶意节点。在深坑攻击中,木马篡改恶意节点空闲缓冲区的数据,吸引数据包发往恶意节点并接着发动黑洞攻击。攻击造成网络中的数据包的丢失,并且把具有敏感信息的数据泄露给攻击者。同时,为了进一步提高攻击效果,本文对攻击效果和影响参数进行量化分析和建模,定义优化问题,优化攻击效果。实验结果表明木马在片上网络中造成严重的攻击效果,并且优化后的攻击效果提升了30%以上。防御方面,本文针对隐蔽性增强的硬件木马设计了一种自适应防御方法,对硬件木马进行检测并防御。检测机制使用基于检错码和纠错码的检测数据包对片上网络中的篡改行为进行检测,在统计校验结果后使用贝叶斯概率计算节点是恶意节点的概率。对于确定的恶意节点,我们使用绕路路由绕开发现的木马以达到防御的效果。同时,为了进一步提高防御效果和权衡方法的性能和开销,本文对防御效果、系统性能及影响参数进行量化分析和建模,定义优化问题,优化防御效果和系统性能。实验结果表明提出的防御方法能快速地定位木马并进行防御,使木马的攻击效果降低92%,并且优化后的检测效果提升了56%。