智能卡操作系統(tǒng)(COS)安全管理研究

文章出處：http://www.fang1.net 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年12月11日

    摘要：介紹智能卡操作系統(tǒng)(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(diǎn)對(duì)安全管理模塊進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析。

    0引言

    電子技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了智能卡的發(fā)展，而智能卡的片內(nèi)操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System)自然成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)，它是根據(jù)它所服務(wù)的智能卡的特點(diǎn)而研發(fā)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(nèi)部的存儲(chǔ)器，并在智能卡的內(nèi)部進(jìn)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(jié)構(gòu)

    符合智能卡規(guī)范和國際標(biāo)準(zhǔn)的智能卡操作系統(tǒng)，主要包括4個(gè)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(jù)智能卡所使用的信息通信傳輸協(xié)議完成的。通信管理模塊對(duì)由終端讀寫設(shè)備發(fā)出的命令進(jìn)行接收，同時(shí)，把對(duì)該命令的響應(yīng)按照通信傳輸協(xié)議的格式發(fā)送出去。智能卡與讀寫終端的接觸式通信協(xié)議，目前國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了T=0和T=1兩種。這兩種通信協(xié)議都是異步半雙工的傳輸協(xié)議．不同之處在于使用的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式是不一樣：T=0傳輸協(xié)議以字符為基本單位進(jìn)行傳輸，T=I傳輸協(xié)議以數(shù)據(jù)塊為基本單位進(jìn)行傳輸。

    命令解析模塊的功能是對(duì)智能卡接收的命令的可執(zhí)行性進(jìn)行判斷．并且根據(jù)接收到的命令檢查智能卡內(nèi)部的各項(xiàng)參數(shù)是否正確等，并在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的操作和數(shù)據(jù)處理。COS是通過對(duì)命令的響應(yīng)與外界進(jìn)行信息交換的，在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC7816-4中規(guī)定了COS的基本命令集。

圖2 文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    2文件管理

    COS的文件系統(tǒng)采用的是樹形層次結(jié)構(gòu)，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(gè)文件系統(tǒng)的根目錄，是整個(gè)樹形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)。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(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的文件。在每個(gè)文件中都包含了兩部分：文件頭標(biāo)和文件體，文件頭標(biāo)通常是開發(fā)人員根據(jù)應(yīng)用上的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)的固定了字節(jié)的字符串，并且長度通常是EEPROM的摹本分塊長度的整數(shù)倍。它規(guī)定了對(duì)文件的控制信息。對(duì)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(duì)基本文件EF來說，文件體則包含了用戶數(shù)據(jù)或一些智能卡的專用數(shù)據(jù)。在智能卡的文件結(jié)構(gòu)中，主文件MF只能有一個(gè)，并且是隨著操作系統(tǒng)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(jīng)過其高層的文件層次中某一專有文件DF的大小在申請(qǐng)生成時(shí)預(yù)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(fā)展起來的一個(gè)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(gè)較高的安全保證。安全體系從概念上講主要包括三個(gè)部分：安全狀態(tài)、安全屬性和安全機(jī)制[3]。