随着超大规模集成电路的发展,尤其是在我国“金卡工程”实施以来,智能卡,也可称为IC(Integrated Circuit Card)卡,越来越多的被应用于金融、电信、医疗、交通、建筑等行业中。在这些应用中智能卡或者是作为个人信息的载体用以进行身份认证,或者是作为支付工具进行交易,这些应用都需要在卡里存储一些诸如持卡人的私人信息、病历和用于身份认证的密钥等敏感数据。为了获取非法的利益,针对智能卡的各种各样的攻击性的犯罪现象已经出现,而且有增长的趋势,智能卡如何安全的应用在这些系统中,成为智能卡应用发展的关键问题。 本文以智能卡在高速公路收费系统(Expressway Toll Collection system,以下简称ETC)中的应用为基础,首先对基于智能卡的高速公路收费系统的框架进行了概述,然后研究了智能卡的物理结构和它如何利用自身的安全机制保护卡内数据,对于应用于智能卡的数据加密标准DES,椭圆曲线密码体制ECC等密码技术,重点是对它们在收费系统中的应用进行了设计,最后建立了一个完整的高速公路智能卡收费系统的应用解决方案,主要包括密钥系统的设计和智能卡安全系统的设计,实现了一次一密的动态验证方案、非接触IC卡上级密钥的随时更新、收费信息文件的数字签名等功能,极大的提高了高速公路收费系统的安全性。