数字微流体生物芯片（Digital Microfluidic Biochip,DMFB）由于其低成本,便携性和高效率等优点,在医疗保健行业中发挥着重要作用。研究学者发现人们对于其安全问题的重视程度远远不及其在市场上的发展程度,其实它与同类芯片产品一样,易受硬件木马等攻击威胁。研究人员已将其遇到的安全问题分为三类:硬件木马、盗版问题、伪造品问题。本文主要通过研究传统芯片安全检测技术,结合生物芯片的特点,提出相应策略以防范硬件木马及盗版问题,并提出解决威胁的三种安全模型,本文研究内容如下:第一,针对其可能在生化应用协议运行后造成读数伪造的硬件木马问题,为避免损失,考虑在其运行之前加入读数验证过程达到可信执行的目的。利用DMFB的物理不可克隆功能（Physical Unclonable Function,PUF）来设计验证传感器,并利用有限状态机（Finite State Machine,FSM）对还未验证过的芯片进行加锁,最后利用挑战应答对形式来实现验证。验证通过后,将可以通过许可证码对其解锁就可以正常使用DMFB生物芯片。另外针对升级版DMFB生物芯片微电极阵列（Micro-Electrode-Dot-Array,MEDA）设计适合的PUF,再验证。第二,针对其架构的可重构特性以及现场级木马的存在,在生化应用协议运行的期间,考虑在其运行期间进行现场级木马检测。由于重要的驱动序列可能受其篡改而导致功能篡改和拒绝服务,因为这是现场级硬件木马攻击的最佳位置,必须在其运行期间进行运行检测,对驱动序列的序列特性建模,利用海明距离在校验序列码中可靠表现,并计算关键值,来探知生物芯片是否遭遇篡改攻击。第三,针对存在的硬件木马与盗版问题,考虑将前述的可信执行的方法以及运行检测的方法,整合成一个完整的方案,使其可以应对各类的硬件木马问题。并且考虑到特殊的DMFB生物芯片的电极材料,通过扩展该方案,提出了认证判定的方法,主要应对生物芯片电极退化下的情况,并且将可以同时应对盗版问题和硬件木马的安全问题。本文首先分析了可信执行下的实验结果,分别利用设计的PUF对DMFB生物芯片以及MEDA芯片进行模拟,实验结果表明,设计的方法模型对抵御读数伪造攻击具有可行性。再针对UCR公开实验室的驱动序列模拟运行检测方法,实验表明,海明距离检测对现场级木马检测效果显著。最后,对这两个模型整合后和扩展后进行评估,模拟实验证明扩展模型对于完整防护DMFB是可行的。综上所述,本文提出的方法对于防范DMFB的安全威胁具有实际意义。