一種智能卡寫(xiě)保護機制的實(shí)現

　　摘要：提出一種智能卡寫(xiě)保護的實(shí)現方法，該方法將一次數據寫(xiě)入分成兩步進(jìn)行，在保證正常讀寫(xiě)功能的同時(shí)，重點(diǎn)討論了如何在意外掉電的情況下完成可靠的寫(xiě)操作。同時(shí)利用該機制實(shí)現了事務(wù)回滾功能，為卡片應用提供了更大的靈活性。通過(guò)對已實(shí)現系統的掉電測試，分析了應用該方法后的系統性能的變化及對電力業(yè)務(wù)的影響。

　　引言

　　隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的智能卡開(kāi)始進(jìn)入人們的生活。不論是手機卡、銀行卡、水卡、電卡還是社?？?、門(mén)禁卡甚至是身份證都是智能卡在不同行業(yè)的應用。由于智能卡的應用非常廣泛，應用環(huán)境千差萬(wàn)別，因此在各種惡劣環(huán)境下保證卡片業(yè)務(wù)進(jìn)行的正確性是十分重要的。

　　早期的智能卡由于處理速度慢、存儲空間小，業(yè)務(wù)數據都直接寫(xiě)入存儲區。但是，卡片應用直接操作存儲區容易造成存儲區數據混亂。而且不符合卡片操作系統(cos)分層設計的趨勢。為此新一代智能卡普遍采用文件來(lái)保存數據，通過(guò)文件系統來(lái)隔離應用和底層讀寫(xiě)存儲區的操作。

　　智能卡cos系統根據其功能可以劃分為四個(gè)層次：底層固件、存儲管理系統、文件系統、應用系統如表1所示。其中應用系統又可以細分為基本指令系統和專(zhuān)有系統，基本指令是指不同行業(yè)應用都會(huì )用到的apdu指令例如文件選擇等符合7816規范的指令。專(zhuān)有指令則是不同行業(yè)根據自身業(yè)務(wù)需要而設計的指令。

　　1 智能卡寫(xiě)保護的策略分析

　　處理卡片的意外掉電事件是寫(xiě)保護機制的用途之一?？紤]到卡片的使用者可能對卡片的操作規范并不了解，一個(gè)用戶(hù)使用電卡給電表充值，在等待兩秒后將電卡拔出，如果卡片在拔出的瞬間正在進(jìn)行存儲區的寫(xiě)操作，在意外掉電的情況下業(yè)務(wù)數據可能一半寫(xiě)成功而其余數據仍然是舊數據，導致業(yè)務(wù)數據的混亂。在系統重新上電后，利用寫(xiě)保護機制可以將數據恢復到文件中，保證業(yè)務(wù)數據的正確性。

　　另一種情況稱(chēng)為事務(wù)回滾，表示一項應用進(jìn)行了一半，如果客戶(hù)希望取消該應用，則卡片操作系統應該提供一種機制消除該業(yè)務(wù)已經(jīng)完成部分的影響。例如，一項業(yè)務(wù)由三個(gè)步驟組成，用戶(hù)在完成前兩步后不愿意進(jìn)行第三步的操作決定放棄該業(yè)務(wù)，此時(shí)系統需要消除前兩步完成后產(chǎn)生的影響。寫(xiě)保護滿(mǎn)足了這種應用需求。

　　2 寫(xiě)保護的設計

　　寫(xiě)保護主要涉及存儲區的鏡像讀寫(xiě)技術(shù)、鏡像區的空間管理、鏡像區初始化以及數據恢復。其中對存儲區的鏡像讀寫(xiě)是寫(xiě)保護的核心功能。

　　存儲區的鏡像讀寫(xiě)是指在寫(xiě)存儲區時(shí)不將數據直接寫(xiě)入，而是將數據先寫(xiě)入一個(gè)鏡像區，當寫(xiě)入完成后將鏡像區數據導入實(shí)際存儲區地址。當讀取數據時(shí)，目標數據可能在實(shí)際地址，也可能在鏡像區尚未提交，此時(shí)讀操作應該對不同情況分別判定。

　　寫(xiě)操作的參數主要有源地址、目的地址和長(cháng)度。每次寫(xiě)入操作需要在鏡像區申請空間來(lái)保存這些數據，同時(shí)，為了便于檢索鏡像區數據需要對已經(jīng)分配的空間進(jìn)行管理。因此設計了寫(xiě)保護的管理鏈表對這些關(guān)鍵數據進(jìn)行管理，如表2所示。

　　表中保護標記用來(lái)標識鏡像區是否有數據需要導入存儲區?？捎玫刂泛烷L(cháng)度用來(lái)進(jìn)行鏡像區的空間分配。在數據項中，目標地址是數據將要寫(xiě)入存儲區的地址，而源地址是數據在鏡像區中的地址。