就像世上没有两片一样的叶子，也没有两片一样的芯片。每颗芯片都有微小的物理参数差异，这是由制造工艺随机造成，无法人为控制，这种特征也被称为芯片“指纹”。
物理不可克隆函数PUF (Physically Unclonable Function），利用芯片硅结构的微小物理参数差异，经过放大数字化后形成不可预测、随机数值的挑战-响应（输入-输出）函数关系，这种函数基于不可克隆的物理结构，因此称为物理不可克隆函数。
PUF是一种内生硬件安全技术。通常PUF的输入称为挑战（Challenge），输出称为响应（Response），一个特定的挑战唯一对应于一个特定的响应，称为一个挑战响应对（Challenge-response pair, CRP）。如果PUF能在给定挑战时生成相应的响应，称为“挑战-响应”机制，一个PUF的所有“挑战-响应”对，称为其CRP空间。对于一个挑战输入，PUF将输出对应的响应，这个响应可以用作密钥等安全参数。基于PUF的“挑战-响应”安全机制，密钥等安全参数可以实时生成，用后消除，无需存储，从根本上消除密钥等安全参数被窃取风险。
PUF的丰富应用基于挑战值（C）与响应值（R）的数据对（CRP）实施。从图可知，相同挑战值+相同PUF芯片=相同响应值；相同挑战值+不同芯片=不同响应值；不同挑战值+相同芯片=不同响应值。
根据CRP(挑战-响应对)数量与物理实体大小的关系，PUF可以分为弱PUF和强PUF两种类型。没有CRP功能的PUF只能输出单一的随机数值，只能用于身份ID使用；仅有有限数量的CRP的PUF，称为弱PUF，除身份ID应用外，其它应用安全强度有限；强PUF具有指数级的CRP数，良好的随机性及安全性，可以广泛应用于身份ID、身份认证、密钥、随机数等安全参数产生。
