智能卡由于其高安全性、低成本和方便性,在金融等多领域中得到了广泛的使用。本文深入研究了智能卡操作系统特别是其安全管理模块,并结合国产智能卡芯片IV8051和金融行业相关规范,设计实现一个具有较高安全性的智能卡操作系统,降低了智能卡的应用成本,具有良好的应用前景。本文首先建立了智能卡攻击模型,分析了在开放环境下智能卡面临的安全威胁,并探讨了相应的安全策略。在此基础上,研究了身份认证、安全报文等主要安全技术,并探讨了一种改进的静态数据认证技术。在安全技术研究的基础上,设计实现了智能卡操作系统IVCOS。首先介绍了IVCOS的软硬件开发平台,然后阐述了IVCOS的设计原则。在设计安全模块时充分考虑了智能卡在使用过程中可能受到的攻击,从安全状态,安全属性和安全机制三个方面建立了IVCOS安全体系,IVCOS安全模块具体实现时采用了多种层次的安全管理策略。此外,IVCOS采用状态机的方式实现文件操作权限的管理,应用者能够选择最合适的安全机制。文中也初步实现了文件管理、传输管理、命令解释三个模块,并对ED/EP应用和金融借记/贷记应用进行了流程设计。IVCOS采用了动态链表实现了文件的管理,增强了文件系统的灵活性,同时IVCOS也支持丰富的命令集。最后,对IVCOS的基本功能进行了测试,测试结果验证了IVCOS的安全性、可行性。IVCOS初步具备了可运行的雏形,为进一步的研究打下了基础。