随着电子商务、电子政务的快速发展,信息安全成为人们越来越关注的焦点。安全需求高的系统不能使用简单的用户名/密码方式授权,取而代之的是安全性更高的PKI数字认证体系。智能密码钥匙作为数字证书和私钥存储设备及硬件加密设备,得到了快速发展及广泛应用。智能密码钥匙硬件资源越来越丰富、存储容量逐渐增加,应用需求从支持单一应用逐渐向支持多应用发展。智能密码钥匙的物理特性和应用需求,使得必须为其芯片操作系统设计专用文件系统来管理内部数据及存储结构。目前,虽然智能密码钥匙文件系统向外界的逻辑结构是按ISO7816标准设计的,但该标准对文件的存储方法和数据组织结构并未做明确规定,并且安全访问控制的实现方式也没有明确要求。这需要各厂商根据具体的应用和芯片的特点来自主开发COS的文件系统。本文分析了智能密码钥匙的硬件特性及应用要求,设计并实现了基于SSX1209芯片的安全文件系统。首先,本文根据智能密码钥匙及其芯片操作系统结构,借鉴流行的闪存文件系统实现方式,根据应用及物理特性,设计并实现一种适用于智能密码钥匙的文件系统。文章在软件架构、存储空间分配及物理存储方式、数据结构和接口设计及掉电保护机制等方面给出了详细解决方案。其次,在强制访问控制和基于角色访问控制的基础上结合密码学技术,设计一种基于密钥的文件安全机制。该机制提供较细粒度的访问控制,为每一个文件操作提供一个密钥保护。安全策略结合SM1算法和PIN码,对文件进行多重保护,给出了文件访问控制方法和文件数据访问的加解密和校验处理方式。最后,实验从文件系统的基本功能、文件访问的安全性及文件加解密的速率几方面对文件系统进了完整测试。实验结果证明该文件系统实现了文件基本功能,满足文件的数据和操作安全要求,且有效地提高了整个文件系统的加解密速率。