智能卡操作系统传输及文件系统模块的研究

摘要

本课题组提出了智能卡“一卡多发”的Ucard模型，并制作了相应的实验平台，但是一些问题仍然停留在理论阶段。因此本课题重点研究了智能卡操作系统，以期开发出实际的智能卡操作系统来验证Ucard架构的理论。
　　 智能卡操作系统一般包括流程控制模块、数据传输模块、安全管理模块、命令解释模块和文件管理模块。对智能卡操作系统的各个模块的功能进行了分析，然后重点研究智能卡操作系统的传输模块和文件系统模块。
　　 对于智能卡操作系统的数据传输模块，智能卡的激活和ATR的发送是所有智能卡在开始工作前都必须执行的操作，实现的关键是时序的控制和标准的传送数据序列。接着重点研究了T=0通讯协议。T=0在ISO7816－3中做出了规定，是一种字符传输协议。T=0传输协议包括智能卡端和终端，类似于网络的分层结构，分为物理层，数据链路层，终端传输层和应用层，详细分析各个层次的功能。对字符的物理传送，命令的组帧和命令缓冲区的结构进行了研究。
　　 文件系统模块包括文件、文件链以及文件操作命令。文件链有隐式链接和显式链接两种实现方式。用显式链接方法实行文件链，并通过左孩子－右兄弟数据结构实现文件系统的树形逻辑结构。文件又可以进一步分为文件头标和文件体。研究了文件头标的组成和结构。对智能卡的文件操作命令进行抽象，给出了相关定义，从语义角度分析智能卡的文件操作命令，以此指导具体的编程实现。
　　 多应用智能卡支持应用的动态下载。在下载新程序时要分配空间，删除程序时要回收空间。在管理这些操作时通常需要多次写EEPROM来维护必要的存储空间管理信息，但是写EEPROM 是很耗时的操作。在RAM上构造存储空间映象，避免对EEPROM的多次写操作，直接用CPU计算的方法管理这些存储区。