动态多应用智能卡文件系统的研究与设计

摘要：本文根据ISO7816国际标准,设计了智能卡文件类型及组织结构、文件访问及管理,同时详细设计了文件系统中文件分配表和文件管理指令,使其可以满足动态存储应用的需求。

　　0 引言

　　智能卡或称 IC 卡，英文名称为Smart Card 或Integrated CircuitCard。它是由一个集成电路芯片嵌 于塑料基片中封装而成。卡中的集成电路包括中央处理器(CPU) ，闪存(EEPROM)、随机存储器 (RAM)、只读存储器(ROM) 等[1]。动态多应用智能卡允许一张卡片上可以同时容纳多个应用，并且在 不同的场合使用不同的应用，同时应用本身还可以根据需要随时下载到卡中或从卡中删除。这给供卡 方、发卡方和持卡方都带来了好处。动态多应用智能卡将是智能卡未来发展的总趋势。

　　1 智能卡文件系统的设计模型

　　1.1 文件的类型及组织结构

　　本系统遵守ISO/IEC 781* 标准所定义文件标准。根据标准，可以支持专用文件（DF）和基本 文件（EF）两种文件。卡内的文件的逻辑组织结构由下列专用文件的结构化分级组成，在根处的DF 称为主文件（MF）。该MF 是必备的。其他DF 是任选的。定义两种类型的EF：1）内部EF（KEF）。 存储那些预期由卡解释的数据。如密钥。2）工作EF（WEF）。存储那些预期不由卡解释的数据。

　　EF 结构有以下几种，1）透明结构。指的是二进制的或杂乱无章的结构。换句话说，一个透明文 件根本没有内部结构。该结构的文件可以通过使用偏移值进行读出和写入。READ BINARY 和 UPDATE BINARY 命令可用于这些方面。2）记录结构。是基于链接固定长度的记录文件结构，这种 结构的数据可以自由存储，存取的最小单位是一个记录。该操作系统支持线性定长记录结构，并且记 录长度必须为4 个字节的偶数倍数，并且小于一页大小，这样就防止一条记录跨页存储。

　　文件的逻辑组织结构如图 1 所示。文件系统是一个树型结构，根目录为MF。MF（主文件）是 特殊的文件，是文件系统的根，在卡片中唯一存在，相当于DOS 的根目录。EF（基本文件）建在DF 下，存储应用的各种数据和管理信息。DF（专有文件）一般仅相当于DOS 的子目录，但主文件MF 的一个DF 则代表了一个应用。MF 下和应用的根DF 下都有一KEF，用于存储密钥或PIN。MF 下的 DF 中建立的EF 和DF 都只能由该应用使用，其他应用不能访问。

　　智能卡中的目录文件（MF 和DF）仅由文件头标组成，EF 文件是由文件头标和文件体两部分组 成的。文件头中包含文件的标识、大小、访问权限和其他基本信息。文件头的长度是一定的。EF 的 文件体就是各种卡片应用所需的数据元。其大小是在文件创建时就确定的。