多应用智能卡新技术研究

论文摘要

智能卡作为信息的存取设备,具有智能、便于携带、安全的优点,迅速得到广泛应用。随着使用领域的增多,要求智能卡提供服务的形式多样化,要求智能卡能完成复杂的功能。基于微电子技术的发展,智能卡存储容量、CPU处理速度等硬件指标迅速提高;智能卡与外界设备的通信接口和协议更加强大;硬件技术的不断进步,为复杂智能卡操作系统、智能卡应用软件的开发提供了可能。智能卡技术的内涵越来越广泛,涵盖了如微电子技术、系统设计、密码技术、生物技术等各方面。本文以不同行业共用同一张智能卡提供服务作为研究重点,针对目前不同领域对智能卡的技术需求,以及智能卡软件技术的最新发展,就跨行业多应用智能卡的系统模型、COS(Card OperatingSystem)设计与改进,安全内容管理,新应用协议设计等方面进行了深入研究,取得了创新性成果。论文的主要创新有:(1)基于对单应用智能卡技术的研究,针对目前不同行业对智能卡服务的需求,提出了基于文件系统的多应用智能卡系统模型。(2)对当前Java card多应用操作系统技术进行了深入研究,针对SUN公司提出的Java card参考实现存在的问题,就其整体框架、具体模块、实现策略等方面进行了优化,提出了新的实现模型。(3)移动通信领域是智能卡应用最为成功的领域,3G网络中的UICC(Universal Integrate Circuit Card)平台作为一种多应用平台出现,使得SIM(Subscriber Identity Module)卡的角色发生了革命性的转变,论文通过对UICC平台和Java card技术的特点进行分析,提出并实现了一种基于Java card技术的UICC平台COS方案。(4)以Java card技术为代表的多应用平台,是一种卡上内容开放的系统,其核心属性——安全受到威胁,同时对发卡商、COS开发商、应用提供商在卡内容管理中所承担的安全责任提出新要求。GlobalPlatform系列规范为卡的多应用管理提供了安全框架,本论文通过对GlobalPlatform智能卡安全框架进行全面研究,分析了USIM卡的多应用工作原理和需求,实现了基于密钥管理的java USIM卡多应用安全管理解决方案。(5)随着EMV(Europay Mastercard Visa)迁移的实施,智能卡在银行领域得到广泛应用,由于在EMV系统中银行卡仅用于保存个人信息,在实施交易过程中,必须得到银行后台系统的在线支持,使用不便。本文在分析现有的电子现金协议基础上,提出了一种离线的电子现金交易方案,提高了电子现金的可用性和实用程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 智能卡技术
• 1.1.1 智能卡简介
• 1.1.2 基于智能卡的服务系统
• 1.1.3 智能卡的生命周期
• 1.1.4 智能卡技术规范
• 1.2 智能卡新技术的意义
• 1.3 智能卡软件技术综述
• 1.3.1 基于文件系统的单应用智能卡技术
• 1.3.2 个性化应用智能卡技术
• 1.3.3 多应用智能卡技术
• 1.3.4 智能卡技术的研究热点
• 1.4 主要研究思路与论文内容组织
• 1.5 本章的结构
• 参考文献
• 2 一种基于文件系统的多应用智能卡系统模型
• 2.1 单应用智能卡技术分析
• 2.1.1 通信协议研究
• 2.1.2 文件系统模型
• 2.1.3 单应用智能卡系统模型及缺点
• 2.2 多应用技术研究
• 2.2.1 多应用概念分析
• 2.2.2 多应用智能卡模型
• 2.3 基于文件系统的多应用系统模型
• 2.3.1 目前的多应用要求
• 2.3.2 多应用技术问题分析
• 2.3.3 模型整体结构
• 2.3.4 多应用卡工作流程
• 2.4 系统的安全性分析
• 2.5 多应用系统模型的实现
• 2.6 本章的结构
• 参考文献
• 3 Java card技术研究与系统优化
• 3.1 Java card技术介绍
• 3.1.1 Java card技术发展简介
• 3.1.2 Java card技术组成
• 3.1.3 Java card技术特点
• 3.1.4 Java card参考实现
• 3.2 Java card参考实现原理及问题分析
• 3.2.1 Java card参考实现整体结构
• 3.2.2 Java card框架模型分析
• 3.2.3 Java card虚拟机模型分析
• 3.3 优化模型研究
• 3.3.1 系统框架分析和优化
• 3.3.2 存储空间管理分析及优化
• 3.3.3 新模型的结构和流程
• 3.4 测试验证及优化效果分析
• 3.5 本章的结构
• 参考文献
• 4 基于Java card技术的UICC平台研究
• 4.1 UICC平台介绍
• 4.2 Java card与UICC平台分析
• 4.2.1 应用模型的差异
• 4.2.2 安全策略的差异
• 4.2.3 基于Java card技术实现UICC的优势
• 4.3 系统模型设计实现
• 4.3.1 UICC文件系统的主要模块
• 4.3.2 模型在Java card上的实现
• 4.4 安全评估及方案特点总结
• 4.5 模型实现及测试验证
• 4.6 本章的结构
• 参考文献
• 5 环球平台安全技术与生命周期管理研究
• 5.1 多应用卡安全问题模型
• 5.2 GP卡内容管理和生命周期
• 5.2.1 应用分类
• 5.2.2 卡生命周期
• 5.2.3 应用生命周期
• 5.3 GP卡的安全架构
• 5.3.1 卡外实体的责任
• 5.3.2 卡内实体的责任
• 5.4 密码学及算法研究
• 5.4.1 对称密码技术及主要算法研究
• 5.4.2 公钥密码技术及主要算法研究
• 5.4.3 散列（Hash）函数及主要算法研究
• 5.5 Java USIM卡多应用安全协议模型
• 5.5.1 Java USIM卡技术分析
• 5.5.2 安全问题分析
• 5.5.3 基于GlobalPlatform技术的安全方案
• 5.6 方案的实现及测试验证
• 5.7 本章的结构
• 参考文献
• 6 基于智能卡的电子现金技术研究
• 6.1 概述
• 6.2 电子现金系统模型
• 6.3 电子现金理论基础和基本工具
• 6.3.1 数字签名方案
• 6.3.2 知识证明
• 6.3.3 适用于智能卡的身份认证协议
• 6.3.4 盲签名
• 6.4 一种基于智能卡新技术的离线可分电子现金协议模型
• 6.4.1 预备知识:远程方法调用
• 6.4.2 原则设计
• 6.4.3 卡上银行安全域设计
• 6.4.4 电子现金及消费日志格式
• 6.5 协议详细介绍
• 6.5.1 开户协议
• 6.5.2 存入协议
• 6.5.3 购买协议
• 6.5.4 兑换协议
• 6.6 与传统协议的比较
• 6.7 新协议的特点和下一步工作
• 参考文献
• 7 总结与计划
• 7.1 论文内容总结
• 7.2 下一步的研究计划
• 致谢
• 攻读学位期间参加的国家项目以及获奖情况
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录