多功能智能卡文件系统设计
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。
1.2 文件访问以及文件管理
所有EF 文件头中都含有属性字段，指明此文件的特殊信息。属性字段占两字节，字段中的每一比特位代表一种属性。它们在创建时确定，不允许更改。目前只使用了前三个比特位，分别是：
1）可删除属性。此属性位为1 表示可以被删除，0 表示不可被删除。
2）可写属性。此属性位为1 表示可以被修改，0 则表明此文件为只读文件。
3）可读属性。此属性位为1 表明此文件可以被浏览，0 表示不可以被浏览。
应用要对文件访问需要达到一定的安全状态。当该应用的进程现有状态满足所需要状态，并且符合和该文件的属性要求时，该进程才能访问文件。当前进程的安全状态是由其是否满足当前目录文件 下的KEF 中的相应密钥决定的。在MF 下仅有DF（应用目录），没有EF 文件，其KEF 则只含有创 建密钥，读密钥，删除密钥。而一般的KEF 文件中含有四个密钥，分别是读密钥，写密钥， 创建密 钥，删除密钥。
为了方便文件管理，有一些典型变量要保存在 RAM 中，把这些变量封装成一个结构体CMB， 放在进程的PCB 中。一个 CMB 块包含如下变量：1）mfhead。此变量总指向最高层MF 文件头地址。 2）mfsecurity。此变量表明MF 达到的安全状态。其初始值在进程建立时赋值。3）dfsecurity。此变量 表明现行选择的DF 达到的安全状态。其初值在进程建立时赋值。4）currentdf、 currentwef。这两个 变量分别为当前DF、当前WEF 文件头地址。在进程时它们的值为NULL，在进程运行过程中由 SELECT 命令显式赋值。5）currentrecord_adr。此变量在当前WEF 为记录结构时使用，它指向当前使 用记录号，如为透明文件，无效地址。在进程建立或者重新选择WEF 时，其值被赋为0。由记录结构 WEF 读、写命令更改。6）currentef_kef。此变量为当前DF 下KEF 文件头地址。当创建进程时，就 会创建一个CMB 块，其 currentdf 被赋为当时正在访问的DF，安全状态被赋为0。如果 currentdf 为 0 时，表示当前的工作目录为MF。
