智能卡作为信息的存取设备,具有智能、便于携带、安全的优点,迅速得到广泛应用。随着使用领域的增多,要求智能卡提供服务的形式多样化,要求智能卡能完成复杂的功能。基于微电子技术的发展,智能卡存储容量、CPU处理速度等硬件指标迅速提高;智能卡与外界设备的通信接口和协议更加强大;硬件技术的不断进步,为复杂智能卡操作系统、智能卡应用软件的开发提供了可能。智能卡技术的内涵越来越广泛,涵盖了如微电子技术、系统设计、密码技术、生物技术等各方面。本文以不同行业共用同一张智能卡提供服务作为研究重点,针对目前不同领域对智能卡的技术需求,以及智能卡软件技术的最新发展,就跨行业多应用智能卡的系统模型、COS(Card OperatingSystem)设计与改进,安全内容管理,新应用协议设计等方面进行了深入研究,取得了创新性成果。论文的主要创新有:(1)基于对单应用智能卡技术的研究,针对目前不同行业对智能卡服务的需求,提出了基于文件系统的多应用智能卡系统模型。(2)对当前Java card多应用操作系统技术进行了深入研究,针对SUN公司提出的Java card参考实现存在的问题,就其整体框架、具体模块、实现策略等方面进行了优化,提出了新的实现模型。(3)移动通信领域是智能卡应用最为成功的领域,3G网络中的UICC(Universal Integrate Circuit Card)平台作为一种多应用平台出现,使得SIM(Subscriber Identity Module)卡的角色发生了革命性的转变,论文通过对UICC平台和Java card技术的特点进行分析,提出并实现了一种基于Java card技术的UICC平台COS方案。(4)以Java card技术为代表的多应用平台,是一种卡上内容开放的系统,其核心属性——安全受到威胁,同时对发卡商、COS开发商、应用提供商在卡内容管理中所承担的安全责任提出新要求。GlobalPlatform系列规范为卡的多应用管理提供了安全框架,本论文通过对GlobalPlatform智能卡安全框架进行全面研究,分析了USIM卡的多应用工作原理和需求,实现了基于密钥管理的java USIM卡多应用安全管理解决方案。(5)随着EMV(Europay Mastercard Visa)迁移的实施,智能卡在银行领域得到广泛应用,由于在EMV系统中银行卡仅用于保存个人信息,在实施交易过程中,必须得到银行后台系统的在线支持,使用不便。本文在分析现有的电子现金协议基础上,提出了一种离线的电子现金交易方案,提高了电子现金的可用性和实用程度。