（模式识别与智能系统专业论文）面向无线通信网络的java卡智能服务引擎建模及实现.pdf

中文摘要 s i m 卡是符合g s m 规范运用在数字移动通信领域的智能卡。它不仅是存 储用户数据和网络身份认证的载体，而且随着s t k 的出现，s i m 卡能够执行 和管理驻于其上的应用。 j a v a 卡由于其丌放标准性，互操作性成为智能卡领域中最先进的技术。同 时随着数字移动网络从2 g ，2 5 g 到3 g 的发展，越来越多的面向用户的服务 i f 在涌现。因而越来越多的研究开始致力于j a v as i m 卡提供应用的互操作性： 数据通道的安全等。 但是由于目前网络通讯速度有限，在j a v a 卡平台上通过无线通信网络下载 j a v ab y t e c o d e 形式的j a v aa p p l e t 应用的时间较长；而且卡片的有限存储容量使 其承受j a v aa p p l e t 形式应用的数量受到限制。 在本文中，我们把嵌入手机中的s i m 卡，和连接到短消息中心的后台服务 器看成一个c l i e n t s e r v e r 的结构。“智能服务引擎”这个概念在这个c l i e n t s e r v e r 结构中被引入，该部件部署在j a v as i m 卡中j a v af r a m e w o r k 之上，去管 理和处理面向用户的服务应用。不同于知v ab y t e c o d e ”固化其应用和应用组织 结构为可执行的不可拆分的一体，智能服务引擎在卡上组织管理“s e r v i c e b y t e c o d e s ”，“s e r v i c eb y t e c o d e s ”分布在卡内和后台，其中应用的组织机构和应 用“s e r v i c e b y t e c o d e ”格式是一一对应的。 凼而，智能服务引擎在执行，管理，安全控制这些面向用户的应用起着关 键作用。智能服务引擎根据s i m 卡面向用户应用的独特的s t k 命令结构特 点，以- 1 0 e 更直接有效的方式实现应用在卡上的存在方式“s e r v i c eb y t e c o d e ”， 对应用的开发用的是比j a v a 更容易编写的x m ls c r i p t 语言。在这种方式下， 需要一个x m l 解析器放在后台服务器将x m l 形式的应用翻译成 s e r v i c e b y t e c o d e s ”， 与后台交互“s e r v i c eb y t e c o d e s ”。 s i n c e i n t e g r a t e d c i r c u i t c a r d ( i c c ) w a s i n t r o d u c e di n t o d i g i t a l m o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o na ss u b s c r i b e ri d e n t i f i e rm o d u l e ( s i m ) ，s i mc a r dt e c h n o l o g yh a s b e e n p r o g r e s s i n g i naw o n d e r f u lw a y n o t o n l y f o rs l mr o l e c h a n g et o m u l t i a p p l i c a t i o nc o n t r o l ，a d d i t i o n a lt os o l eu s e ra u t h e n t i c a t i o ni nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n ， b u ta l s of o rc a r d m e m o r ys i z e ，o p e r a t i n gs y s t e md e s i g n ，v a l u e a d d e ds e r v i c e m e c h a n i s ma n de t c j a v ac a r d ，a st h em o s ta d v a n c e dt e c h n o l o g yi ns m a r tc a r dd o m a i n ，h a sb e e nw i d e l y a p p l i e d i nt e l e c o m m u n i c a t i o nl i k ei no t h e ra r e a sd u et oi t s o p e n s t a n d a r da n d i n t e r o p e r a b i l i t y m u c hf o c u sa n de f f o r t s h a v eb e e nd o n eo ns t a n d a r d i z a t i o na n d s e c u r i t yo f j a v ac a r dw i t ht h ea p p l i c a t i o n s t h ee v o l u t i o no fd a t ac h a n n e l c a p a c i t y a n d p a s s b a n d o ft h ew i r e l e s s d i g i t a l t e l e c o m m u n i c a t i o nf r o m2 g ，2 5 gt o3 gc o m e sf r o mm o r ea n dm o r ee n d u s e r o r i e n t e da p p l i c a t i o n sa n dv a l u ea d d e ds e r v i c e s h o w e v e r , i t sd a t ac h a n n e la n dc a r d r e s o u r c ec o n s u m i n gt od i r e c t l yd o w n l o a dt h e 和v ab y t e c o d e ”o ft h ea p p l i c a t i o ni f w e r e l ya tt o d a y ss t a g e ，o n l yo n c u r r e n ta p p r o a c hd e f i n e di nj a v ac a r df r a m e w o r k i nt h i st h e s i s ，w ec o n s i d e rs i m ，e m b e d d e di n s i d eh a n d s e t , a sc l i e n tv i s a v i st h e b a c k e n d a p p l i c a t i o ns e r v e r , l i n k i n g t os h o r t m e s s a g e t e n s eo fd i g i t a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m f r o mt h ep o i n to fv i e wo fs u c hc l i e n t s e r v e rs t r u c t u r e ， w e p r o p o s ei nt h i st h e s i s a ni n t e l l i g e n ts e r v i c ee n g i n e t om o d e l t h ew a yo nh o wt o p r o c e s s u s e r o r i e n t e ds e r v i c eo nt h e t o po f j a v ac a r df r a m e w o r k as t a n d a r dj a v ab y t e c o d ei sa ne x e c u t a b l ee n t i t yr e p r e s e n t i n gt h et a r g e t e da p p l i c a t i o n t h ei n t e l l i g e n ts e r v i c e se n g i n ea c t sm o r ea sa no r g a n i z e ro f “s e r v i c eb y t e c o d e s ” t h es e r v i c eb y t e c o d e sa r ed i s t r i b u t e do nb o t hc a r da n db a e k e n ds e r v e rs i d e t h e e n g i n eg l u e st h e mt o g e t h e r i no r d e rt o r e p r o d u c e t h eb e h a v i o rn e e d e df o rt h e a p p l i c a t i o n a l l o ft h e s ea l s om a k ei t p o s s i b l e t o d y n a m i c a l l ym a n a g e t h e a p p l i c a t i o n so v e rt h e a i r t h ee n g i n et h u sp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei ne x e c u t i n g ， m a n a g i n g ，a n ds e c u r i t yc o n t r o l l i n g o ft h e s e a p p l i c a t i o n s t h ed o w n l o a ds e c u r i t y m e c h a n i s mo ft h ee n g i n es u p p o r t sn o to n l yt h es t a n d a r ds p e c i f i c a t i o n ss u c ha sg s m 0 3 4 0a n dg s m0 34 8 b u ta l s os o m eo t h e r p r o p r i e t a r ys e c u r i t ys p e c i f i c a t i o n s ac o n v e n i e n ta n de a s y u s e dx m l l a n g u a g ei sp r o p o s e dt od e v e l o pt h es e r v i c e s i n s t e a do f u s i n g j a v al a n g u a g e a nx m lp a r s e ri su s e dt oa u t o m a t i c a l l yt r a n s l a t et h e x m lf o r m a ta p p l i c a t i o nt ot h e s e r v i c eb y t e c o d e ”f o r m a t i nt h i s w a y ，t h ef i n a l a p p l i c a t i o n sa r ed e p l o y e di ns e r v i c eb y t e c o d e o i lb o t hb a c k e n da n do nc a r ds i d e ， w em o d e lt h e i n t e l l i g e n te n g i n ea s a ni n t e r o p e r a b l ec o m p o n e n tb u i l ti nt h ej a v a p l a t f o r m s ow e c a ni m p l e m e n ti t a m o n ga n ys i m c a r d st h a ta r ec o m p l i a n tw i t ht h e s t a n d a r dj a v ac a r da p ia n dt h eg s m s p e c i f i c a t i o n t h ee n g i n er e a l l yd o e st h eg r e a t c o n t r i b u t et oa l l e v i a t et h eb u r d e no ft h ed a t ad o w n l o a da n dp r o v i d eas e c u r ea n d e f f i c i e n tw a yt od y n a m i c a l l y m a n a g e t h ea p p l i c a t i o no ft h es i mc a r d i naw o r d ，t h i s i n t e l l i g e n ts e r v i c e se n g i n em a k e s j a v as i mc a r dm o r el i k eaw e bs i mc a r dt ob e t t e r u s et h er e s o u r c e sp r o v i d e db yt h el l e t w o r k ， w em o d e lt h ei n t e l l i g e n te n g i n ea sa ni n t e r o p e r a b l em i d d l e w a r eb u i l ti nt h ej a v a p l a t f o r m s ow e c a n 乜a n s p l a n ti ta m o n ga n y ( u ) s 【mc a r d st h a ta r ec o m p l i a n t w i t h t h es t a n d a r dj a v ac a r da p ia n dt h es t a n d a r dg s ma p i ，t h ee n g i n er e a l l yd o e st h e g r e a tc o n t r i b u t et oa l l e v i a t et h eb u r d e no ft h ed a t ad o w n l o a da n dp r o v i d eas e c u r e a n de f f i c i e n tw a yt od y n a m i c a l l ym a n a g et h ea p p l i c a t i o no ft h e ( u ) s i mc a r d i na w o r d ，w ei n t r o d u c et h ei n t e l l i g e n ts e r v i c e se n g i n em a k i n gj a v a ( u ) s l m c a r dm o r e l i k eaw e b ( u ) s i mc a r dt ou s er e s o u r c e so f t h en e t w o r ke f f i c i e n t l y k e y w o r d s ： j a v ac a r d ，e n g i n e ，s t k ，g s m0 3 4 0 ，g s m0 3 4 8 ，j a v aa p p l e t ，b y t ec o d e w i r e l e s st e l e c o m m u n i c a t i o n ，c l i e n t s e r v e r ，b a c k e n d l v 独创性声明 本人声明所成交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 = ) f 宄成果。冬我所知 除了更i 寺别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与 我一同刖乍的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确地说明并表示j 7 谢意。 签名：盈壁绮 同期 关于论文使用授权的说明 缈t - 皇，d 本八完全j ，解z 国科学院自动化研究所有关保留、使用学位论文的舰定，即：中【鞫科学院自 动化t , , t t 究所自权保尉送交沦文的复印件，允许论文被查阅和借阅；可以公们沦艾的全部或部分内 f ! = ，j 以采川影e ij 、缩 ：= | j 或其他复制于段保存论文 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 龇翌t 耸 铷签名 a l d a p i a p d u a t r c b c c c c n t r c h i c h l c p i c p l c l a d e s 0 f d s e f e e p r o m i c i c c i d l e i i e i d l i e d l n s i ，o j c r e k i c k i d l c l e m f m o - s m s m t - s m s o p 0 s o t a p c n t r p l m n p 1 ，p 2 r a r c r c n t r r e r h i r h l r o m r p i a p p t i c a t i o nl d e n t i f i c a t i o n a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e a p p l i c a t i o np r o t o c o id a t au n i t a n s w e rt or e s e t c i p h e rb l o c kc h a i n i n g c r y p t o g r a p h i cc h e c k s u m c o u r t e r c o m m a n dh e a d e ri d e n t i f i e r c o m m a n dh e a d e rl e n g t h c o m m a n dp a c k e ti d e n t i f i e r c o m m a n dp a c k e tl e n g t h a p p l i c a “o nc l a s s d a t ae n c r yd t i o ns l a n d a r d d e d i c a t e df i l e d i g i t a ls i g n a t u r e e l e m e n t a r yf i l e e l e c t r i c a l l ye r a s a b l ep r o g r a m m a b l em e m o r y i n t e g r a t e dc i r c u i t i n t e g r a t e dc i r c u i tc a r d i d e n f i f i e r i n f o r m a t i o ne l e m e n tl d e n t i f i e r i n f o r m a u o ne l e m e n ti d e n t i f i e rd a t al e n g t h i n f o r m a t i o ne l e m e n td a t e l n s t r u c t i o nc o d e i n p u u o u t p u t j a v ac a r dr u n t i m ee n v i r o n m e n t k e y a n da l g o r i t h mi d e n t i f i e rf o rc i p h e r i n g k e ya n da l g o r i t h mi d e n t i f i e rf o rr c ，c c ，0 s d a t af i e l di e n g t h l e n g t he x p e c t e d m a s t e rf i l e m o b i l eo r i g i n a t e ds h o r tm e s s a g e m o b i l et e r m i n a t e ds h o r tm e s s a g e o p e np l a t f o r m o p e r a t i n gs y s t e m o v e t t h e a i r p a d d i n gc o u n t e r p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k p a r a m e t e r1 ，p a r a m e t e r2o ft h ec o m m a n dh e a d e r r e c e i v i n ga p p l i c a t i o n r e d u n d a n c yc h e c k r e f e f e n c ec o u r t e r r e c e i v i n ge n t i t y r e s p o n s eh e a d e ri d e n t i f i e r r e s p o n s eh e a d e rl e n g t h r e a do n l ym e m o r y r e s p o n s ep a c k e ti d e n t i f i e r r p l s a s e s i m s m s m s s m s - s c s p i s w l ，s w 2 t a r t l - v t p d u t l v t p d u u d h u d h l u d l u s s d v m r e s p o n s ep a c k e tl e n g t h s e n d i n ga p p l i c a t i o n s e n d i n ge n f f i y s u b s c l t b e r si d e n t i t ym o d u l e s h o l tm e s s a g e s h o l lm e s s a g es e r v i c e s h o rm e s s a g es e r v i c e s e r v i c ec e n t e r s e c u r i t yp a r a m e t e r si n d i c a t i o n s t a t u sw o r a l1 ，s t a t u sw o r d2 t o o l k i ta p p l i c a t i o nr e f e r e n c e t a g l e n g t h v a l u e ( d a t as t r u c t u r e ) t r a n s f e rp r o t o c o jd a t au n i t t a gl e n g t hv a l u e t r a n s m i s s i o np r o t o c o ld a t au n i t u s e rd a t ah e a d e r u s e rd a 协h e a d e rl e n g t h u s e td a t al e n g t h u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c e sd a t a v i r t u a lm a c h i n e l l a p p l i c a t i o n p r o t o e o ld a t au n i t s ( a p d u ) a p p l e t a p p l i c a t i o n c a r ds e s s i o n c a r d m a n a g e r c u r r e n ta p p l e t e x p o r tf i l e i n i t i a i i z a t i o n j a v ac a r dr u n t l m e e n v i r o n m e n ( j c r e ) m o b i l es t a t i o n o v e rt h ea i rf o t a ) p a c k a g e s t a n d a r dc o m m u n i c a t i o n a c 醚隅n d e v i c ea n da m e s s e g i n g p r o t o c 0 1 ：b e t w e e n ac a s m a r t c a 嘲薯。 ” 0 ：要i 一麓 曩i i n t h es i m 瑚i _ da sas e to fb t l e c a r ds o u r c ef ie s ? 鞋“o k ? + c o d e a s e t j o f s e c u r i t ym e c h a n i s m s 。f i l e s d i a t a 。a n 止p r o t o c o l s e x c l u d i n g t r a n s m i s s i o np r o t o c b l 谚 皇 d e 口i c et h a t s i j b s e q u e n t a l l o w t i o no f t h e f i r s t , s t a g eo ft h ec a r di s s u i n g 锈醺酾飞鸱m ang 酾io fh i s i st oi n n i a l i z - ei h ec a r de e r r o m 裔h 莲缅：c u ：与；l 鳓i z et h ec a r dt oa s p e e i f i c o p e r a t o r 、 x 。 t h ej a v ac a r dr u n t i m ee n v i r o n m e n t - m a i n 协i n sa n dm a n a g e s a l lt h ed a t aa n dg l o b a ls e r v i c e si nt 1 1 1 淹二伯r d i t sm a i nr o i e sa r ei 0 ： m a n a g ea n d = s u p e r v i s et h eb d 颟i n i s t r a f i v et a s k s 协d o w i t h a na p p l e t sl i f ec y c l e ：i n s t a l l a t i o n 。幛黼t r a to na n ds e l e c t i o n - m a n a g e t h er e c e p t i o na n d d i g 酗t c ho fa p d uc o m m a n d s h a n d 1 ea l lt h en e c e s s a r yf u n c t i o n s 挺p e r f o m t h es e c u r el o a d i n g o fn e w a p p l e t s t e mu s e dt od e f i n et h em o b i l ee q u i p m e n t ( t h a ti s ，at e r m i n a l + 0 t ai s a t e c h n o l o g yu s e dt oc o m m u n i c e t e w i t hd o w n l o a d a p p l i t i o n st oa n dm a n a g e as i mc a r dw i t h o u tb e i n g c o n n e c t e dp h y s i c a l l yt oc a r d ac o l l e c t i o no fr e l a t e dc l a s s e s t h en o t i o no fp a c k a g ei sa l s o u s e di nj a v af o rh a n d l i n gv i s i b i l i t y ，s i n c et h ed e f a u l tv i s i b i l i t yo f c l a s sm e m b e ri st h ep a c k a g ei nw h i c hi t sc o n t a i n i n gc l a s si s d e f i n e d n a 蕊湎 i誓嬲， p r o a c t i v e s e c u r i t yd o m a i n a p r o a c t i v em e c h a n i s ma ! ! o w st h ec a r dt oi n i t i a t eat r a n s a c t i o n w i t ht h em e p r 幽c t i v e ，渤m a n d sa r ed e f i n e di n t h e 1 1 4 一一” + s t a n d a r d 。? 一 1 v 1 智能卡导论 1 1 1 智能卡技术 智能卡g k n 毗国由一般用于指张给定大小的塑料卡片，上面封装了集成电路芯 片，用于存储和处理数据。我们常用的智能卡大致分四种即存储卡、加密存储卡、c p u 卡、射频卡。 存储卡：不能处理信息：只是简单的存储设备，从这个角度来讲，它们很像磁 卡。唯一的区别是存储的容量更大，但也存在着和磁卡一样的安全缺陷。没有 任何安全保障的应用。 加密存储卡：在存储卡的基础上增加加密逻辑，保持存储卡的价格优势。一次 性的加密卡( 又称预付费卡) 用的较多，像电话储值卡。 c p u 卡：有处理器和内存，因此不仅能存信息还能对数据进行复杂的运算。 由于可以实现对数据的加密，安全性有了显著提高，可以有效地防止伪造，用 于储蓄信用卡和其他对安全性要求较高的应用场合。 射频卡：在c p u 卡的基础上增加了射频收发电路。非接触式读写，大量用于 交通行业。 其他类型的卡：光卡、并行i c 卡、t m 卡等。 按卡与外界数据传送的形式来分，有接触型l c 卡和非接触型i c 卡两种。当 前使用广泛的是接触型i c 卡，在这种卡片上，i c 芯片有8 个触点可与外界接 面向无线通信刚络的j a v a 卡智能服务b l 擎的建模及实现 触。读卡器需要与卡片接触来读取卡片内的数据。非接触型i c 卡集成电路不 向外引出触点，因此它除了包含前述三种i c 卡的电路外，还带有射频收发电 路及其相关电路，读写器对卡的读写为非接触式，因而称这种i c 卡为非接触 式或者感应式i c 卡( r f 射频卡) 。 1 12 c p u 卡硬件基础 从智能卡的物理特性到应用管理都定义了各种各样的国际标准，这些国际 标准都命名在i s 0 7 8 1 6 一x 下。 智能卡通过卡中所嵌入的硅中的电子线路存储和处理信息。c p u 卡包含中 央处理器，有三种内存：持久不可擦写的( p e r s i s t e n tn o n m u t a b l e ) r o m ；持 久可擦写的内存( p e r s i s t e n tm u t a b l e ) e e p r o m ：不持久可擦写的内存 ( m u t a b l em e m o r y ) r a m ，有i 0 。 如图1 - 1 智能卡的硬件基础所示。 图l - i 智能卡的硬件基础 智能卡插入c a d 。，c a d 可以是智能卡终端，读卡机等。他们都提供了基 本的功能如提供电源和建立数据连接。 当两个计算机连接起来，它们之闻遵循一系列的坍议交换数据包。同样的智 能卡与外界的交互也通过自己定义的数据包一a p d u 2 。a p d u 包含一个命令 或回应的信息。对于卡来说，是一个m a s t e r s l a v e 模式，而乍的一方总是扮演 。c a d ：c a r da c c e p t a n c ed e v i c e ! a p d u a p p l i c a t i o np r o t o c o ld a t a u n i t s 2 引言 被动的角色。也就是说卡总是在等待命令，然后它执行a p d u 解释的行为，同 样它应答终端的也是a p d u 。于是命令a p d u 和应答a p d u 在卡和终端之间 交易。 表1 - i 命令a p d u 格式 c o m m a n d a p d u m a n d a t o r y h e a d e rc o n d i t i o n a l b o d y c 三一i n sp lp 2l ed a t al e 筘e t d 表i 2 应答a p d u 的格式 r e s p o n s e a p d u c o n d i t i o n a l b o 咖m a n d a t o r y t r a i l e r d a t a f i e l d s w ls w 2 1 1 3 c p u 卡软件体系的历史、现状和发展 从智能卡从8 0 年代的面世，其软件体系结构日新月异也伴随之发展。以下 通过了解c p u 卡的生命周期( 图1 2 ) 和c p u 卡软件体系结构的发展来了解 本篇论文中引入的智能服务引擎的软件基础。 智能卡生产周期 智能卡软件生命周期 图1 2c p u 及其软件的生命周期 3 面向无线通信刚络的j a v a 卡智能服务引擎的建模及实现 用。 商。 从图中可以看出在c p u 卡的生命周期中有五位角色发挥着至关重要的作 半导体制造商主要负责芯片的设计和掩膜。 智能卡制造商主要是指卡片上的嵌入的操作系统及发行商应用需求的开发 卡片发行商负责运营基于卡片的业务和方案。 服务提供商针对卡片业务设计和开发应用服务。 用户是这些服务的受益者。 c p u 卡上软件体系结构的生命周期依次包含三部分：首先将应用软件安装 于芯片上；其次应用软件的初始化和实例化；最后这个嵌入式应用软件在 c l i e n t s e r v e r 模式上运行。基于软件体系结构的生命周期，以下将解释这个软 件体系结构中的操作系统和运行环境为何和如何演化的。 最初c p u 卡软件体系结构根据卡片的特点及其应用范围而特定设计开发 的。由卡片制造商和半导体制造商封装在卡片内部，尽管它们在所实际完成的 功能上可能大部分都遵循着同一个国际标准。c p u 卡软件体系结构的主要功能 是控制智能卡和外界的信息交换，管理智能卡内的存储器并在卡内部完成各种 命令的处理。其中与外界进行信息交换是其软件体系结构最基本的要求。它主 要由三部分组成：一组硬件管理模块i 一组底层应用级模块，例如p i n 3 码和一 些底层接口程序；一组面向用户目标应用的模块。 随着应用软件的重用性和接口的标准成为软件发展的必然趋势，针对于卡 上应用程序的统一的应用环境一一开放式智能卡平台( o p e n c a r dp l a t f 0 兀n ) 登上历 史舞台。丌放式智能卡平台的提出满足了智能卡应用开发的不同部分的需要， 使得这些部分可以分别由应用程序开发者、智能卡发行商、智能卡开发者、智 能卡终端开发者柬完成并都可以独立开发并兼容使用。应用程序开发者希望 开发的智能卡应用程序能够在不同发行商发行的卡上运行，相应的智能卡发行 商也希望能够采用不同应用程序开发者提供的应用程序，自由地选择操作系统 而能适用f 所有应用程序，任意地选择卡终端提供者所提供的装置和硬件驱 动。丌放式智能卡应用模型使得每个角色不需要随着任何其它部件的更新而改 4 引舌 变，每个角色所完成的功能独立而协同。它使得高层a p l 4 标准化；智能卡终端 透明；智能卡操作系统透明；智能卡的发行商透明：可扩展性。 针对于j a v a 卡的虚拟机技术的引入，使得智能卡应用程序具有可移植性以 及保证了其的安全性。独立于平台开发的个应用程序可以装载在不同种类的 卡片上，不再需要随着芯片类型的不同来改变代码。而虚拟机中的防火墙技术 也保证了装载应用程序的安全。 图1 3 将针对以上几代不同的软件体系结构具体说明它们是如何组织的。 l 删i l 应川 川户 d a t a l 成 j ；j i d e f i n e d 应用 j j l _ i 务提 供商 府用 f r a m e w o r k 柑能k 逗 特定的服 营商 务应用 州能川，j 应用接口虚拟机 造崩 l应用l ，占h 制造应用 应用接口 硬件管理崖硬件管理层 商 麟i 滋囊滋i 硬件管理层 生互盟芦单斟 f f - 1 叶寸j j 1 9 h ilq h jl f ) 2lq n 图1 3 智能卡软件体系结构的演变 ) 一 吾主坩户最近 应用 离用户最远一 面向无线通信网络的j a v a 卡智能服务引擎的建模及实现 通过对不同时代c p u 卡软件体系结构的分析，可以看出两个重要的事实， 从最初的融为一体的模型到独立出开放式平台的模型，将操作系统和应用的分 开是带来c p u 卡软件体系结构的变化的里程碑，使得应用越来越接近用户 级。 随着智能卡越来越以更加独立的姿态融入网络世界，无论是通信领域还是 银行卡领域，跨平台兼容性成了下一代卡片工业重要的挑战，这就需要卡片平 台在信息系统中达到真正的互操作性，在卡片软件结构中为各种不同的网络应 用建立更容易开发，更方便部署，更有效操作管理，标准一致的平台。而不是 当前形式中针对不同的工业应用范畴，卡片都有不同的平台规范，加大了卡片 系统互操作性的难度。同时，由于平台上卡片应用种类的多元化，还必须加强 乍片防火墙的功能确保多种应用之间的安全。 1 2 无线通信网络导论 通常将移动通信网络分为三代。第一代是蜂窝式模拟的无线网络，第二代 是数字通信包括g s m 5 ( t d m a ) 、c d m a 6 等，第三代是分组型的移动业务， 称为3 g 。还有一种介于第二代和第三代之间的一种技术g p r s 7 目前通过升级 g s m 网络实现，采用t d m a 方式传输语音，采用分组的方式传输数据，通常 称为2 5 g 。下面将主要针对目前普遍流行的和g s m 网络和未来的3 g 网络进 行说明。 1 2 1g s m 网络 g s m 是蜂窝式数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输的种种优点。g s m 规范实际上定义了功能和接口上的要求而不是针对硬件系统的。g s m 网络主 要出三部分组成；s s 8 ，b s s 9 ，o s s ”。整个g s m 网络的基本结构如图1 - 4 所 示。 、g s mg l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e ，环球行动系统 6c d m a c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，编码分割多路存舣 7g p r s g e n e m lp a c k e tg a d i ds y s t e m ，通用无线分组业务 3s s t h es w i t c h i n g s y s t e m ，移动交换系统 9 b s s ：t h eb a s i cs t a t i o ns y s t e m 摧站系统 1 0o s s ：t h e o p e r a t i o na n ds u p p o r ts y s t e m ，运* 支撑系统 6 图l - 4g s m 网络的基本结构 0 s s 引言 交换系统( s s ) 负责执行通话处理及用户相关功能，交换系统包括下列功能单 元： h l r ：归属位置寄存器。h l r 是一个用来存储和管理用户的数据库。h l r 被认为是最重要的数据库，因为它存储用户永久数据，包括用户服务策 略文件、本地信息、以及活动状态。当个人从p c s 操作员那购买了使用 权限后，他或她就在那个操作员的h l r 中注册了。 m s c ：移动服务交换中心。m s c 负责系统的电话交换功能。它控制发往 或来自其他电话和数据系统的呼叫。它也执行诸如长途电话纪录、网络 接口、普通信道的信号发送以及其他等功能。 v r l ：访问者位置寄存器。v l r 是一个包含移动服务中一i l , ( m s c ) 所需用 户的临时信息的数据库，它为访问用户提供服务。v l r 总是和m s c 相 7 面向无线通信网络的j a v a 卡智能服务引摹的建模及实现 结合。当一个移动站点漫游到一个新的m s c 时，连接到m s c 的v l r 将向h l r 请求关于移动站点的数据。以后，如果移动站点建立一个呼 叫，那么v l r 将具有建立呼叫所需的信息，而不需要每次向h l r 询 问。 a u c ：鉴别中心。该单元提供鉴定和参数加密功能，以检验用户身份及 确保每次通话的机密性。a t l c 保护网络工作者在如今的蜂窝电话世界 避免不同类型的欺骗。 e i r ：设备信息寄存器。e i r 是一个包含移动设备身份信息的数据库， 它能使通话避免偷盗行为、不合法行为、或不合格的移动站点。a u c 和e i r 可作为单独的节点执行或作为结合a u c e i