智能卡双界面操作系统的设计与实现

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1、万方数据智能卡双界面操作系统的设计与实现黎妹红张其善(北京航空航天大学电子I程系，北京100083)E-mail：jutImh@neteaseCorn摘要目前市场上的智能卡或者是接触式的或者是非接触式的，谊丈姑合开发实战，分析双界面智能卡芯片的结构和特点．重点提出了智能卡中的双界面操作系统的解决方案以及实现过程，目前已将开发成果应用于实际中。关键词双界面智能卡COSTypeB状态机制文章编号1002—833l一(2003)27一0138—03文献标识码A中圈分类号TP316DesignandImplementationofDu

2、alInterfaceChipOperatingSystemLiMeihongZhangQishan(Dept．ofElectronEngineering，BUAA，Beijing100083)Abstract：Accordingtoexperiences，dual—interfacesmallcardisanalyzed，thenoneplanofchipoperatingsystemisproposed．andtheplanisputintopractice．Keywords：Dual—interfacecard，Chip

3、OperatingSystem(COS)，TypeB．Statusmechanism智能卡(SmarlCard)，俗称M卡．它将一个集成电路芯片镶嵌十塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似。智能卡具有以下几个方面的特点：存储容量大、安全性高、使用寿命I乇、应用领域厂、环境适应性强，它的最大特点就是能在保持安全状态下的·R多用。智能F一般分为三类：接触式智能卡、非接触式智能F以及兼有接触和非接触式的双界面的智能}。双界面智能卡很好地解决了接触式智能卡所存在的刷}速度慢、易造成磨损、容易发生接触不良等问题，同时也弥

4、补了非接触式智能卡应用范丽有限的问题，适}1j于金融、通信、管理等诸多领域。而且许多厂商都已开发出双界面智能卡读写器，大大方便了用户的使用。1双界面智能卡的结构目前疆界面智能矗有三种解决方案：接触与非接触操作系统完全独怛地符台在一张卡上；接触与非接触操作系统彼此独立，但共争蕈些存储空间；接触及非接触操作系统运行状态褶同，并由同一个处理器控制。准确地说．只有第■种双界面智能卡才是真正的双界面CPU卡，笔者为新加坡欧哑公司开发的双界面的操作系统就是在这样的智能卡上完成的，这里使用的是Infineon公司的SU撕6CLl60s芯片，

5、芯片结构如图l所示。如图】所示，SLE66CLl60s具有阿种通信接口：接触式接口和非接触式接口(RF接口)。RAM作为内部工作单元使用，是存放命令参数、返回结果、安全状态、临时工作密钥、数据处理中的临时数据的区域；ROM是存放卡内操作系统的区域；EEPROM是存放用户应用数据的区域。睬了两个接订模块及单片机系统的常设部件(CPU、中断处理器、外部RAM、ROM、时钟)以外，这款CPU卡芯片还包台几个特殊部件：随机数发生器、CRC模块以及EC2／DES模块，它们在实现CPU卡的安全机制方面起了关键的作用。随机数发生器用于内外部

6、认证和防冲撞过程；CRC模块用于非接触通信中数据块CRC校验数据的生成；EC2／DES模块是个数据硬件加密模块．实现EC2和DES的加密算法，其速度远远快于通过软件方式实现的加密田1双界面智能卡SEE66CLl60S结构圈作者筒介：黎蛛红(1975一)，通信与信息系统博士．主要从事智能卡和指纹方面的研究与开发工作。张其善(1936一)，教授．通信与信息系统博士点导师．中国宇航学会遥测专业委虽会委员，长期从事遥测遥控系统的教学与科研工作，近期进行GPS、GIS与通信系统的应用研究、ITS工程应用研究厦智能卡技术研究与开发工作。1

7、382003．27计算机工程与应用万方数据程序。2双界面的操作系统没有COS(ChipOperatingSystem，缩写为COS)的双界面智能卡，就如同没有操作系统的Pc机一样，毫无价值。双界面COS在很大程度上不同于人们通常所能见到的微机上的操作系统(例如Dos、UNIX、wIM)ows等)。首先COS是一个专用系统而不是通甩系统，因为COS·般都是根据某种智能卡的特点及其应用范围而特定设计开发的，尽管它们所完成的功能实际上可能大部分都遵循着同一个国际标准。其次，与那些常见的微机上的操作系统相比较而言．COS在本质上更接近

8、于监控程序，它要解决的主要迸是对外部的命令如何进行处理／响应的问题。下面将从三个方面来讨论双界面COS的实现方法。2．1双界面COS的功能模块从功能结构上看，权界面COS一般由以下四个部分组成：接触式和非接触式接口、命令解释器、安全管理模块和文件管理模块，如图2所示。下面将分