智能卡操作系統(COS)安全管理研究

文章出處：http://hz-huyue.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年12月11日

    摘要：介紹智能卡操作系統(COS)的四大基本功能模塊：通信管理、命令解析、文件管理和安全管理，并重點對安全管理模塊進行詳細的研究和分析。

    0引言

    電子技術的快速發展推動了智能卡的發展，而智能卡的片內操作系統COS(Chip Operating System)自然成為備受關注的焦點，它是根據它所服務的智能卡的特點而研發的。COS的主要功能是控制智能卡和外部的信息交換，管理智能卡內部的存儲器，并在智能卡的內部進行各種命令的處理。其中，與智能卡外部的信息交換是最基本的要求。

    1 COS功能層結構

    符合智能卡規范和國際標準的智能卡操作系統，主要包括4個功能模塊：通信管理模塊、命令解析模塊、文件管理模塊和安全管理模塊。如圖1所示。

 

圖1 COS功能模塊圖

    通信管理模塊的功能是依據智能卡所使用的信息通信傳輸協議完成的。通信管理模塊對由終端讀寫設備發出的命令進行接收，同時，把對該命令的響應按照通信傳輸協議的格式發送出去。智能卡與讀寫終端的接觸式通信協議，目前國際標準中規定了T=0和T=1兩種。這兩種通信協議都是異步半雙工的傳輸協議．不同之處在于使用的傳輸的數據格式是不一樣：T=0傳輸協議以字符為基本單位進行傳輸，T=I傳輸協議以數據塊為基本單位進行傳輸。

    命令解析模塊的功能是對智能卡接收的命令的可執行性進行判斷．并且根據接收到的命令檢查智能卡內部的各項參數是否正確等，并在此基礎上完成相應的操作和數據處理。COS是通過對命令的響應與外界進行信息交換的，在國際標準ISO／IEC7816-4中規定了COS的基本命令集。

 

圖2 文件系統結構圖

    2文件管理

    COS的文件系統采用的是樹形層次結構，類似于DOS．如圖2所示。在COS中定義了三種文件類型：主文件肝(Master File)、專用文件DF(Deicated File)和基本文件EF(Elementary File)。主文件MF是整個文件系統的根目錄，是整個樹形結構的根節點。專用文件DF類似于是中間日錄，可以包含其它的DF和EF。基本文件EF是真正用來進行數據存儲的文件。在每個文件中都包含了兩部分：文件頭標和文件體，文件頭標通常是開發人員根據應用上的需求進行設計的固定了字節的字符串，并且長度通常是EEPROM的摹本分塊長度的整數倍。它規定了對文件的控制信息。對文件體來說，主文件MF和專用文件DF的文件體就是它下面包含的所有文件，對基本文件EF來說，文件體則包含了用戶數據或一些智能卡的專用數據。在智能卡的文件結構中，主文件MF只能有一個，并且是隨著操作系統一起生成的，用戶不能在文件的存取過程中越層存取。若想讀寫子專有文件DF下的基本文件EF，則必須經過其高層的文件層次中某一專有文件DF的大小在申請生成時預定并且不可修改。

    3安全管理

    智能卡的安全體系是智能卡的核心，智能卡能夠迅速地發展起來的一個重要原因，就在于它能夠通過它的安全體系給用戶提供一個較高的安全保證。安全體系從概念上講主要包括三個部分：安全狀態、安全屬性和安全機制[3]。

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