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面向金融领域jcvm的研究与设计

面向金融领域JCVM的研究与设计

作者：张琰山东大学

学位级别：硕士

目前,金融IC卡产品所使用的为Java智能卡(Java Card),其是一种运行Java程序的微处理器芯片卡,是将智能卡(Smart Card)与Java语言相结合的技术,其深化了Java的应用层次,克服了智能卡硬件和软件设计和研发专业性强、研发周期长等阻碍智能... 详细信息

目前,金融IC卡产品所使用的为Java智能卡(Java Card),其是一种运行Java程序的微处理器芯片卡,是将智能卡(Smart Card)与Java语言相结合的技术,其深化了Java的应用层次,克服了智能卡硬件和软件设计和研发专业性强、研发周期长等阻碍智能卡普及的缺点,制定了一个便捷、安全且多功能的平台。在智能卡技术和智能卡应用领域逐步规范化的背景下,Java Card技术以其多应用性、平台无关性和支持动态下载的特点成为智能卡领域研究和发展的热点。Sun公司给出的Java Card规范只是一个纲领性文档,它给出了构建Java Card的指导性原则,但却没有给出构建Java Card的细节。因此,构建Java Card的方法很可能各有不同,甚至差别很大。如何实现Java Card规范的基本要求,并尽可能保证Java Card的底层与应用层以及终端之间通讯运行效率是构建Java Card时需要研究的主要问题。本文目的在于深入研究Java Card虚拟机技术,分析了Java Card虚拟机与符合金融规范的Applet和终端之间的通讯结构,包括了通过应用协议数据单元的处理机制,以实现卡片内金融应用的加载与实现。针对本研究题主要通过以下几个方面进行分析： 1：卡内Installer Java Card解释器本身并不装载CAP文件,其只执行在CAP文件中包含的代码。在Java Card技术中,下载和安装CAP文件的机制归属Installer部件完成。 2：CAP文件和Export文件结构 CAP文件是由Application的类文件经过卡外转换器转换出来的,包含一个Java Package中定义的所有可执行二进制类和接口,它与Package之间是一一对应的关系。 3：原子性机制在Java Card System中,原子性意味着保证对一个永久对象域(包括数组元素)或对一个类域的修改要么成功地完成,要么在修改过程中发生错误时就恢复为其原来的值。 4：APDUs的处理 APDU (Application Potocol Data Unit)指应用协议数据单元,由十六进制指令组成,Applet通过Java Card虚拟机(jcvm)与终端之间通信是通过APDU实现的,本文着重介绍了其APDU命令通信机制。针对Java Card硬件资源都集中在IC微芯片上,其硬件资源限制性较强,特别是存储空间之小,又要满足金融相关规范要求等特点,本文主要研究的是在目前金融领域使用最广、发卡数量最多的Java Card技术体系中,最为关键的jcvm通信命令的设计与实现。

关键词： Java Card jcvm 金融

Implementation of Java Card Virtual Machine

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Journal of Computer Science & Technology 2000年第6期15卷 591-596页

作者：刘嵩岩毛志刚叶以正 Microelectronic Center Harbin Institute of Technology Harbin P.R. China

Java card is a new system for programming smart cards, which is based on the Java language and Virtual Machine. Java card programs (applets) run in Java Card Runtime Environment (JCRE) including the Java Card Virtual Machine (jcvm), the framework, the associated native methods and the API (Ap plication Programming Interface). jcvm is implemented as two separate pieces: off-card VM (Virtual Machine) and on-card VM. The stack model and heap memory structure used by on-card VM and exception handling are introduced. Because there airs limited resources within smart card environment, and garbage collection is not supported in jcvm, the preferred way to exception handling does not directly involve the use of throw, although the throw keyword is supported. Security is the most important feature of smart card. The Java card applet security feature is also discussed.

关键词： Java card JCRE jcvm security

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Java卡关键技术的研究及实现

计算机应用 2006年第3期26卷 742-745页

作者：李彦超吕丽民胡新建浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310014

根据最新Java卡规范,对Java卡的关键技术进行了深入研究和分析,提供了Java卡系统在AT90SC智能卡上的一种具体实施。详细描述了Java卡实施所采用的系统构架和工作流程,深入分析Java卡虚拟机和API等关键技术,并讨论了为提高Java卡虚拟机... 详细信息

根据最新Java卡规范,对Java卡的关键技术进行了深入研究和分析,提供了Java卡系统在AT90SC智能卡上的一种具体实施。详细描述了Java卡实施所采用的系统构架和工作流程,深入分析Java卡虚拟机和API等关键技术,并讨论了为提高Java卡虚拟机执行效率所采取的策略。测试结果表明,该Java卡系统能够正确高效地解释及执行Java卡应用程序。

关键词： Java卡智能卡 JCRE jcvm applet APT

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Java智能卡内存调度机制研究与分析

计算机应用与软件 2013年第9期30卷 290-292页

作者：鲁川张立臣广东工业大学计算机学院广东广州510006

以提高jcvm解释器的执行效率为出发点,以减少解释器工作时对外部存储器的访问次数为目标,提出一种基于双缓冲区的内存调度机制,并给出算法实现的关键片段。分析这种机制存在的不足;与传统方式相比,减少了对内存的访问次数,提高了指令解... 详细信息

以提高jcvm解释器的执行效率为出发点,以减少解释器工作时对外部存储器的访问次数为目标,提出一种基于双缓冲区的内存调度机制,并给出算法实现的关键片段。分析这种机制存在的不足;与传统方式相比,减少了对内存的访问次数,提高了指令解释执行的连续性程度,提高了解释器执行的效率,简化了系统结构设计的复杂性。

关键词： jcvm 优化解释器调度

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Java Card虚拟机的研究与优化

Java Card虚拟机的研究与优化

作者：杨富彪广东工业大学

学位级别：硕士

随着信息技术的高速发展,人们的日常生活中涌现了大量的科技产品,而人们对于生活品质的更高追求使得对于科技产品的体验提出了更高要求。Java Card技术自诞生起便凭借其自身的平台无关性、单卡多应用、动态添加和删除特性和高安全性等... 详细信息

随着信息技术的高速发展,人们的日常生活中涌现了大量的科技产品,而人们对于生活品质的更高追求使得对于科技产品的体验提出了更高要求。Java Card技术自诞生起便凭借其自身的平台无关性、单卡多应用、动态添加和删除特性和高安全性等优点立即在私人信息存储、身份验证、电子货币和通信等各个方面得到广泛应用。Java Card技术是在原来COS智能卡的基础上引进Java技术而形成的,主要包括Java Card虚拟机和Java语言开发两部分,其中Java Card虚拟机为系统字节码程序的执行、内存管理和异常管理等方面提供了可靠的支持。智能卡技术在欧美国家起步早,经过长期的发展,已经形成成熟的技术体系,并且实行了严格的技术出口控制,使得许多国内智能卡技术运营商不得不花费大量版权使用费引进国外技术。我国智能卡技术虽然近年来发展迅速,但是仍然处于落后追赶的状态,这已经对我国生产发展产生了严重影响,因此研发拥有自主知识产权的智能卡技术具有现实意义。在Java Card技术中JavaCard虚拟机处于核心地位,主要负责二进制字节码文件的解析和解释执行、存储空间的管理和异常处理等工作。由于Java Card系统硬件有限,系统空间利用率的提升显得尤其重要。本文分析了Java Card系统的结构组成,对jcvm模型和Applet开发流程进行了研究。主要做了以下工作：1.在字节码解析方面,为了提升系统空间利用效率,通过对Applet开发流程的分析并结合Java Card虚拟机卡内和卡外协同合作的思想,在详细阐述jcvm传统动静态解析过程的基础上设计了基于协同思想的动静态解析优化方案,减少了系统空间资源的消耗,提高了解析速度。2.在解释器方面,为了提高系统解释执行时指令和程序的匹配率,在分析jcvm解释器结构基础上,结合指令系统的特性,提出了基于部分翻译思想的解释器优化方案。3.在垃圾回收方面,分析了系统存储管理机制,针对Java语言的面向对象特性,设计了系统的对象管理机制。在对比经典垃圾回收算法的基础上,设计了基于分代思想的垃圾回收算法,其中复制过程通过使用基于RAM的缓冲事务技术来实现,减少了EEPROM存储器的写操作次数,延长了存储器寿命。通过对全文的总结,分析了系统现在还存在的一些问题和有待进一步进行深入研究的的内容。

关键词： jcvm 解析优化部分翻译思想垃圾回收

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Java卡代码覆盖率度量技术的研究与实现

Java卡代码覆盖率度量技术的研究与实现

作者：赵攀峰北京交通大学

学位级别：硕士

Java智能卡以其特有的容量大、稳定性高、安全性好、开发方便等一系列特点,越来越受到业界的重视并得以广泛应用。Java卡程序的开发和测试对于Java智能卡产品的成败起着至关重要的作用。在对Java卡程序测试时,代码覆盖率常常被拿来作为... 详细信息

Java智能卡以其特有的容量大、稳定性高、安全性好、开发方便等一系列特点,越来越受到业界的重视并得以广泛应用。Java卡程序的开发和测试对于Java智能卡产品的成败起着至关重要的作用。在对Java卡程序测试时,代码覆盖率常常被拿来作为衡量程序好坏的重要指标。代码覆盖程度的度量方式是有很多种,语句覆盖率、分支覆盖率、路径覆盖率等,选择不同的度量方法对Java卡进行代码覆盖率测试具有不同的结果。本论文主要研究的是Java卡代码覆盖率的度量技术以及工具的实现,在代码覆盖率度量技术研究的基础上,选择合适的度量方法,参与设计出了一款针对Java卡虚拟机(jcvm)的代码覆盖率测试工具——JCCover。该工具作为第一款针对Java卡代码覆盖率的测试工具在实际应用中具有重要意义。本文主要研究内容是有以下几个方面：1,对软件测试理论中的代码覆盖率的度量技术进行了深入研究,并分析和比较了各类度量技术的优缺点。2,对Java卡的工作原理进行了研究,对Java卡虚拟机(jcvm)的工作原理进行概述,并对针对jcvm的代码覆盖率统计的方法进行了介绍和说明。3,在对插件开发原理重点研究的基础上,对JCCover作为Eclipse插件形式的内容进行了研究,并对该工具进行了测试。

关键词：代码覆盖率 Java卡 jcvm Eclipse 插件开发

JAVA卡代码覆盖率数据源机制的研究与计算

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JAVA卡代码覆盖率数据源机制的研究与计算

作者：张淋淋北京交通大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的快速发展和应用,软件产品已经全面的走入了我们的生活,同时人们对于软件产品的稳定性,安全性等性能的要求也越来越高,所以软件测试工作越来越得到软件开发人员的重视。代码覆盖率测试是测试过程中的一个重要部分,对提... 详细信息

随着互联网技术的快速发展和应用,软件产品已经全面的走入了我们的生活,同时人们对于软件产品的稳定性,安全性等性能的要求也越来越高,所以软件测试工作越来越得到软件开发人员的重视。代码覆盖率测试是测试过程中的一个重要部分,对提高测试效率和质量具有十分积极的意义。由于目前的代码覆盖率分析工具都是基于JVM,而Java Card运行的程序均是由jcvm提供运行环境支撑,针对握奇数据系统有限公司自己实现的jcvm,根据公司实际需求,公司决定开发一种基于jcvm的覆盖率测试工具,本次设计承担的是这次项目开发中软仿真的工作。需要实现记录并保存软仿真在某段时间内指定的代码被运行的状态,按照指定格式输出相应的记录文件。首先通过jcvm中的指令分析器和执行数据库得到指令的运行信息,然后通过工程的调试信息推算出源代码的执行情况,进而得到程序运行的覆盖率的具体信息。然后将统计的代码覆盖率的信息以EC和EM文件的形式输出出来,用于覆盖率测试工具的开发,配合插件开发人员最终开发出了一款测试Java卡代码覆盖率的工具。最终,成功输出了记录代码运行时覆盖率信息的EC和EM文件,并配合插件开发人员成功开发了一种测试Java卡代码覆盖率的测试工具并投入公司实际使用。使用测试结果表明,这种计算在特定jcvm上运行的Java卡代码覆盖率的方法是可行的,通过这种方法可以准确的得到关于Java卡代码的语句覆盖率的详细信息,用来指导完善我们的测试工作。

关键词：代码覆盖率 jcvm Java卡代码 Java Card

Java智能卡操作系统的体系结构及关键技术研究

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Java智能卡操作系统的体系结构及关键技术研究

作者：祝攀攀东北大学

学位级别：硕士

Java智能卡(Java Card)是在智能卡(Smart Card)中应用Java技术,运行在智能卡硬件系统的基础之上通过软件构建的一个支持Java程序下载、安装和运行的软、硬件系统。目前已广泛应用于金融、电信、医疗、交通等众多领域,具有很高的应用和... 详细信息

Java智能卡(Java Card)是在智能卡(Smart Card)中应用Java技术,运行在智能卡硬件系统的基础之上通过软件构建的一个支持Java程序下载、安装和运行的软、硬件系统。目前已广泛应用于金融、电信、医疗、交通等众多领域,具有很高的应用和研究价值。JCRE(COS)作为Java Card最为核心的组成部分,一直是学术界研究的热点和难点。Java Card技术一直面临着一个技术难题,就是如何高效的利用卡片有限的内存资源,提高Java Card系统的执行效率。一般用到了两种解决办法:其一是只取Java语言的一个有效子集来支持Java Card系统;其二是将Java卡虚拟机分为卡上虚拟机和卡下虚拟机两个组成部分。以往的解决方案往往都侧重某一个方面,要么是字节码,要么是虚拟机,优化的效果并不显著。本文通过研究前人的研究成果,详细分析了字节码和Java卡虚拟机两类优化方案的优缺点,此基础上提出了一种混合优化方案,大体上围绕两个方面展开。在字节码文件优化方面,本文提出了一种基于折叠压缩机制的优化方案。运用扩展指令集和字典压缩相结合的方法对字节码文件进行处理。首先采用扩展指令集方法处理字节码文件,经过这个过程产生了 CAP文件。然后采用字典压缩算法优化产生的CAP文件,在jcvm的卡下部分进行分段压缩。经过连续两次对CAP文件进行优化,有效的减少了 CAP文件的大小,节省了存储空间。在jcvm的动态存储管理优化方面,本文首先分析了 jcvm的内存访问机制和jcvm的缓存优化模型,然后介绍了一种新的jcvm架构,考虑将大部分对象的创建工作由EEPROM转移到RAM中进行,这个过程会产生存储碎片。本文基于分代回收思想提出了一种新的动态存储管理方案,引入了火车回收算法,并采用DSL语言描述对象的存储规则。这样不仅提高了系统的执行效率,而且在一定程度上实现了对存储碎片的有效管理。最后给出了本文的实验方案,通过优化前后的性能比较和理论分析,证明了该混合优化方案的有效性和可行性。

关键词： Java Card JCRE 字节码 jcvm 存储管理

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Java智能卡软件平台的设计与实现

Java智能卡软件平台的设计与实现

作者：党彦峰上海交通大学

学位级别：硕士

Java智能卡技术制订了一种安全、便捷且多功能的智能卡平台规范,已经成为智能卡的主流发展趋势。随着我国信息化建设的不断推进和信息技术的持续发展,Java卡已在身份认证、电子支付和信息安全领域得到了广泛的应用。此外,Java智能卡目... 详细信息

Java智能卡技术制订了一种安全、便捷且多功能的智能卡平台规范,已经成为智能卡的主流发展趋势。随着我国信息化建设的不断推进和信息技术的持续发展,Java卡已在身份认证、电子支付和信息安全领域得到了广泛的应用。此外,Java智能卡目前已经从单一设备转化为一个复杂、多应用环境的平台,提供电子钱包、身份识别和数据保护等功能。现已广泛应用于金融、公益事业、医疗卫生、社会保险、工商税务、电信、交通管理等领域。作为一种能运行Java语言程序的智能卡,它以其多应用的支持、良好的安全特性、面向对象的编程环境、应用程序动态下载等众多优点成为智能卡技术在网络时代的主流应用,同时也使这一技术成为智能卡领域研究和发展的热点。 Java智能卡技术主要由Java智能卡API、Java智能卡的运行环境和Java智能卡虚拟机三部分组成。其中,Java智能卡API类库为Applet的开发提供了标准的接口,降低了智能卡应用程序开发的复杂程度,简化了开发过程,真正实现了Java设计者宣称的“一次编写,到处运行”的理念。从而使Java智能卡成为了真正意义上的一卡多用型智能卡。 SUN公司发布的Java Card规范是目前用于构建Java智能卡的主要技术规范。但该规范只给出了构建Java智能卡所需的整体框架,是一份纲领性的文件。该规范没有给出构建Java智能卡的细节,需要设计方根据自己的需求和所拥有的条件等因素自行设计。本文主要研究如何以Sun公司提出的Java智能卡规范构建符合自身需求的Java智能卡平台。按照Sun给出的Java智能卡规范,构建一个完整的Java智能卡需要实现Java智能卡运行环境、虚拟机以及Java智能卡内库。本文结合自己的工作重点讨论Java智能卡运行环境与Java智能卡虚拟机的设计与实现方法。其中整个设计与实现方案将采用相对较为成熟的Java智能卡技术规范2.2。本文的研究内容主要包括两部分,即Java智能卡运行环境(其中包括Java Applet的下载与安装、注册表结构及其访问和维护操作、逻辑通道的管理与调度,以及Applet间的共享资源访问机制等关键技术。)与虚拟机技术(其中包括Java栈、解释器以及防火墙机制、异常机制的设计与实现等。)的研究,以及两者的设计与实现,是开发具有自主知识产权的Java智能卡产品的一次有益的尝试,也可为我国Java智能卡技术的进一步深入研究和应用提供和积累相关的经验和资料。本文首先简要介绍了Java智能卡的发展、研究背景和基本概况,重点分析了运行环境和解释器结构、作用、以及调度和解析流程。接下来给出了一套符合Sun公司Java智能卡规范2.2.2的Java智能卡运行环境和卡内虚拟机设计方案,最后按照该方案在资源有限的智能卡芯片中,使用标准C语言开发了一套Java智能卡软件平台。该软件平台经测试,实现了Java智能卡规范2.2.2所规定的主要功能。

关键词： Java智能卡 JCRE jcvm 解释器