随着社会的不断进步,基础理论不断向前发展,推动着科学技术的不断创新,也让科技产品的换代周期越来越短。自智能卡技术诞生以来,智能卡已经覆盖我们生活的方方面面,每年市场的需求量还在持续攀升。每张智能卡芯片总是与特定的业务相绑定,这意味着高需求与高成本,随着智能卡在日常生活中的广泛应用,其相关技术也在迅速发展。与此同时基于市场的考虑,sun公司将Java技术引入智能卡领域,解决了一卡单用用且高成本的问题,这一技术优势使其迅速占领绝大部分市场份额,毋庸置疑Java智能卡技术将是现在乃至今后发展的一个重要方向。Java智能卡是在COS基础之上嵌入精简版的Java虚拟机,其为智能卡应用程序提供安全可靠的运行环境,而这也决定了Java智能卡在未来市场中的应用前景。欧美发展比较早,相关技术已比较成熟,在技术上对外严格限制,国内智能卡运营商也主要通过支付高额版权费来引进技术,虽然国内近些年来在不断追赶但仍然比较落后,已严重制约我国社会经济的快速发展,因此,研发具有自主知识产权的智能卡技术具意义深远。随着人们对智能卡的依存度不断加深,用户在智能卡中保存的敏感信息越来越多,且受到越来越严重的安全威胁,近年来国外关注更多的是安全方面的研究。Java智能卡技术体系中,最关键的部分就是卡内虚拟机的设计。解释器作为虚拟机的核心部分,具有高度的复杂性,实现难度较大。本课题得以顺利进行,得力于实验室先前的大量研究成果和技术积累。首先,本文介绍了虚拟机的通信方式以及应用程序的开发过程,结合解析需求分析了应用程序文件结构组成,根据技术规范和相关资料详细研究了解释器执行前的静态解析过程和运行时的动态解析过程。在分析应用程序接口的基础上,给出了虚拟机的设计模型和分析过程。其次,为了减少COS文件系统的分层节点带来的读写延时影响,方便虚拟机进行数据存取,系统采用独立的数据管理方式,详细分析并设计了应用程序的镜像存储结构,阐述了解释器对内存数据的控制管理机制等关键技术和给出了appet的组成模型。在执行框架方面,分析设计了Applet执行过程的状态控制,另一个设计特色在于将执行时的frame和context采用顺序索引的方式管理,简化了系统结构的复杂性,提高了系统的执行效率,对系统异常处理机制,给出了异常结构信息,在分析的基础上给出了设计的实现。在系统原子处理方面,根据芯片对ROM空间擦除的特殊性要求,设计了以block为基本单位的备份恢复机制。针对系统内部的数据访问控制,设计了以防火墙为基础的安全机制,并就其结构设计方案做了详细的分析和阐述。再次,简单介绍了虚拟机伪指令系统的设计方案,以指令功能和特性为依据做了适当的分类,根据以上的构建基础并结合技术规范,以伪代码的形式给出了指令的实现方案。最后,以sun公司提供的样例为基础,设计了详细的黑盒测试方案,验证了系统设计方案的正确性,结果显示相应技术指标都在限制的有效范围内。在对全文总结的基础之上,分析了系统中现在还存在的一些问题和需要进一步研究的一些内容。