天喻智能卡操作系统TYCOS技术

1、CPU卡及操作系统COS
　　CPU卡就是在IC卡的集成电路中带有微处理器的IC卡。CPU卡的硬件主要由微处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、临时工作存储器（RAM）、用户存储器（EEPROM）、输入输出接口、安全逻辑及加密解密运算协处理器（ACE）等组成，由图1可见，智能IC卡的硬件就是一个小型的微处理器系统，只是在安全方面有更多的设计而已；而软件系统监控程序或操作系统则是智能IC卡实现其安全性的关键。
图1　　CPU卡硬件结构
　　与普通计算机一样，CPU卡有自己的操作系统，通常称为芯片卡操作系统COS(ChipOperatingSystem)。PC机的DOS是开放式的操作系统，而COS则很注重安全，COS通常都有自己的安全体系。COS的安全性能通常是衡量COS的重要技术指标。
　　COS由安全管理、命令解释、资源管理、文件管理、通信管理五个功能模块组成。COS是用户的应用程序与卡的交互界面；是卡内各硬件(RAM、PROM、EEPROM)的总调度师；是卡的安全卫士；是实现各相关国际标准的基础。
2、天喻TYCOS的技术特点
　　天喻TYCOS是天喻信息产业有限责任公司开发的具有自主版权的CPU卡芯片操作系统，该系统符合《中国金融集成电路（IC）卡规范》、《中国金融集成电路（IC）卡应用规范》和《中国金融IC卡试点PSAM应用规范》及ISO7816系列标准，并通过中国人民银行银行卡检测中心检测。天喻TYCOS是在C语言环境下开发，有很好的模块结构，系统容易更新与移植，TYCOS有如下特点：
●支持用户程序代码下载，将部分关键程序和密码算法放入EEPROM中，从系统方式保证程序和信息数据不被芯片厂商完全获取；
●支持单DES、3DES加密算法；
●在SLE66CX芯片上支持RSA算法及数字签名；
●支持线路加密、线路保护功能；
●支持一卡多用（可建多层目录），各应用之间设有防火墙；
●支持电子钱包功能；
●支持2K、4K、8K、16K、32K容量；
●支持ISO7816T=0、T=1(可选)通信协议。
　　天喻TYCOS可广泛应用于金融、保险、交通管理、社会保障、安全认证与加密、医疗保健、公共事业收费、电子商务、电子证照等智能卡应用领域。
3、天喻TYCOS的文件结构
　　(1)文件的逻辑结构
文件体系结构是芯片操作系统COS开发的关键，直接影响到操作系统的性能。天喻TYCOS的文件系统是在《中国金融集成电路IC卡规范及应用规范》和ISO7816－4的基础上组织的，采用的是链表结构，由主文件（MasterFile）、专用文件（DedicateFile）和基本文件（ElementaryFile）组成。TYCOS最初版本v2.0只能建二层目录，目前TYCOS在卡片容量允许情况下可建任意级目录，而且基本文件(二进制文件、记录文件、KEY文件)都支持线路加密、线路保护功能，文件的层次结构如图2所示：
●MF文件：
　　MF文件是特殊的DF文件,是文件系统的根，在卡片中唯一存在，文件标识符为3F00,它相当与DOS的根目录。MF下可建DF及EF文件，卡片复位后自动被选择。
●DF文件：
　　DF文件相当于DOS的子目录，每个DF下可建自己的EF文件，还可建下一级子目录DDF。任何一个DF在物理上与逻辑上都保持独立，都有自己的完全机制，即多应用之间设有防火墙。
●EF文件：
　　基本文件EF存储了各种应用的数据和管理信息，它存在于MF和DF下。EF从存储内容上分为两类：内部基本文件和工作基本文件。
内部基本文件用于存放密钥(KEY文件、RSA公开密钥和RSA私密钥等)，内部基本文件不可由外界读出，但当满足许可的权限时可修改或进行密码运算。
　　工作基本文件包含了应用的实际数据。在符合EF的读、修改安全属性时，可对其内容进行读取、修改。工作基本文件可分为二进制文件、定长记录文件、循环记录文件、变长记录文件、钱包（存折）文件。
　　(2)文件的空间结构
　　每个文件在EEPROM中存放格式如下：
　　文件头（13字节）
　　（文件类型、文件标识符、文件链表信息、空间大小、权限）
　　文件主体
　　天喻TYCOS整个的文件空间划分如下：
　　当你建立完MF之后，TYCOS自动将整个EEPROM空间都分配给它。MF的文件头长度为13个字节＋文件名长度（5－16个字节）。
　　每个DF所占空间=DF文件头空间（等同于MF）＋DF下所有的文件空间之和。
　　二进制结构文件的空间=文件头空间（13个字节）＋EF所申请的空间。
定长记录和循环定长记录文件的空间=文件头空间（13个字节）＋记录数×记录长度。
　　变长记录结构文件的空间=文件头空间（13个字节）＋建立时申请的空间。
　　安全基本文件的空间=文件头空间（13个字节）＋密钥个数×（25个字节）。
　　钱包文件的空间=文件头（13个字节）＋文件体（17个字节）。
　　存折文件的空间=文件头（13个字节）＋文件体（20个字节）。
4、天喻TYCOS的发展战略
　　天喻信息产业有限责任公司依托华中理工大学的科技与人才优势，公司在智能卡方面把信息领域的安全问题作为研究重点，致力于金融、电信、公共信息安全等领域智能卡相关产品的研发，跟踪世界先进技术与智能卡最新规范，结合中国国情，不断开拓与创新，为振兴民族信息产业而努力。
　　（1）银行应用卡操作系统的开发
　　天喻公司的银行应用IC卡操作系统以以下规范为准绳，将安全性与适应性有机结合，使产品不断完善。
●ISO7816规范
●中国金融集成电路(IC)卡规范
●中国金融集成电路(IC)卡应用规范
●中国金融IC卡PSAM卡应用规范
（2）通信应用卡操作系统的开发
　　近年来，随着我国经济全球化、信息化速度的加快，GSM网络迅速普及，中国有了世界最庞大的GSM网络，CDMA也在联通的大力推动下不断发展。SIM卡作为任何蜂窝网中的移动台个人化的唯一手段，在我国有极大的市场前景。天喻信息产业有限责任公司即将推出TYCOS/SIM其特点有：
●支持A3、A8算法。
●支持下载功能，提供A3、A8算法的下载能力。
●支持线路加密、线路保护功能。
●支持在一张卡上实现多个不同的应用。
●支持多种通讯速率。
●支持可控的时钟频率选择。
●支持多种容量的选择，包括4K、8K、16K、32K字节的EEPROM。
●符合GSM02.17、09.91、11.11、11.12、11.14（可选）等ETSI规范的要求。
　　满足增值业务的特殊需求，提供应用开发包（STK），为特殊需求开发相应的应用。
　　（3）信息安全卡操作系统的开发
　　在Internet、电子商务的发展热潮中，网络（信息）安全是最重要解决的问题。在确保信息传输的保密与完整性、发送信息的不可否认性、交易者身份的确定性等安全方面，现在大多数采用数字证书、安全认证的方式加以解决。现在PC机的操作系统普遍存在安全性问题，用于安全认证的私钥、公钥与数字证书放在PC机中极易受到攻击与破坏。智能卡以其自身的优越性，已成为国际上公认的网络安全用户终端解决方案。天喻公司的TYCOS/RSA不仅可实现在卡中存储公钥、私钥及数字证书，而且可在卡中快速完成签名、认证、加密、解密等操作，是理想的信息安全卫士。为了实现智能卡与PC机、智能卡与Internet、智能卡与电子商务更有机的结合，天喻公司不断跟踪世界标准(PC/SC，Javaard，OpenCard)，开发更先进的信息安全卡操作系统。