CN115757194A - 一种java卡cos内存扩展的管理装置及方法 - Google Patents

一种java卡cos内存扩展的管理装置及方法 Download PDF

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陈方良
王明洋
张行才
余彦飞
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Abstract

本发明实施例公开了一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置及方法,应用于安全芯片,所述安全芯片连接有至少一个存储芯片;所述安全芯片加载有Java卡COS,所述Java卡COS包括通讯模块和内存管理模块;所述通讯模块,用于实现与所述存储芯片之间的数据交互;所述内存管理模块,用于:对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间,并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。本发明的方法能够实现能让部分小内存的安全芯片应用于Java卡,同时能扩展用户的使用空间,在减少成本的同时,满足部分需要大内存存储的需求。

Description

一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置及方法
技术领域
本发明涉及内存管理技术领域,具体涉及一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置及方法。
背景技术
Java Card是指一种软件技术,它允许基于Java的Applet在智能卡等类似的小内存设备上运行。Java Card是面向嵌入式设备的最小Java平台。Java Card使开发者能够对设备开发特定的应用程序。
Java卡COS运行在安全元件(Secure Element,简称SE)中,通常以芯片的形式提供,现有的安全芯片,其Flash存储空间大多是256K、512K、1M,少部分可以达到1M以上的。
由于Java card支持的功能越来越多(GP规范、3GPP规范等功能的增加),导致Java卡COS代码所占的空间越多,同时随着安装的应用越来越多,需要选择大内存芯片才能满足需求,这样会导致可供选择的芯片减少,成本增加;同时对于部分需要大内存存储(如1M以上数据的存储)需求无法满足。
发明内容
针对现有技术中的技术缺陷,本发明实施例的目的在于提供一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置及方法,以克服现有技术中部分小内存安全芯片不能应用于有大内存需求Java卡的缺陷。
为实现上述目的,第一方面,本发明实施例提供了一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,应用于安全芯片,所述安全芯片连接有至少一个存储芯片;其中,所述安全芯片加载有Java卡COS,所述Java卡COS包括通讯模块和内存管理模块;
所述通讯模块,用于实现与所述存储芯片之间的数据交互;
所述内存管理模块,用于:
对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
优选地,所述内存管理模块,还用于在Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得;
判断所述访问地址的地址区间;
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;
读出/写入数据。
优选地,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;
所述内存管理模块分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;
或者以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
优选地,当所述分配方式采用Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能。
第二方面,本发明实施例还提供了一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,应用于安全芯片,所述安全芯片加载有Java卡COS,所述方法包括:
将所述安全芯片连接至少一个存储芯片;
通过通信的方式连接所述安全芯片和存储芯片,以实现数据交互;
对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
优选地,所述Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得;
判断所述访问地址的地址区间;
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;
读出/写入数据。
优选地,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;
分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;
或者以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
优选地,若访问的地址区间属于所述存储芯片的内存地址区间时,需要先将访问的地址区间先转换为所述存储芯片的物理地址空间,再封装成所述存储芯片所对应通讯协议的读/写指令。
优选地,当所述分配方式采用Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能。
实施本发明实施例,本发明的有益效果是:与现有技术相比,实施本发明实施例所提供的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置及方法,通过在安全芯片的基础上增加外部存储芯片,分配对应的内存地址区间,并将Java卡所产生的用户数据存储在所述存储芯片中,实现能让部分小内存的安全芯片应用于Java卡,同时能扩展用户的使用空间,在减少成本的同时,满足部分需要大内存存储的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置的结构框图;
图2是本发明实施例提供的一种硬件结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种Java卡COS内存管理框架图;
图4是本发明实施例提供的一种Java卡COS管理内存空间映射逻辑图;
图5是本发明实施例提供的一种内存读/写的流程示意图;
图6是本发明实施例提供的一种分配方式时的内存结构示意图;
图7是本发明实施例提供的一种Java卡COS升级的流程示意图;
图8是本发明实施例提供的另一种分配方式时的内存结构示意图;
图9是本发明实施例提供的一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
安全元件:Secure Element,简称SE。
实施例一:
请参考图1至图2,本发明实施例提供的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,应用于安全芯片,所述安全芯片连接有至少一个存储芯片;其中,所述安全芯片加载有Java卡COS,所述Java卡COS包括通讯模块和内存管理模块;
所述通讯模块,用于实现与所述存储芯片之间的数据交互;
所述内存管理模块,用于:
对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
具体地,本实施例中,以一个安全芯片(即图2中的SE芯片)和连接扩展的两个存储芯片为例进行说明,SE芯片为运行Java卡COS的芯片,存储芯片用于存储数据,相关通讯协议由所述存储芯片决定,可以是SPI、UART等协议;
如本发明采用一个256K内存的SE芯片+2个SPI FLASH存储芯片(存储芯片内存大小1M)实现Java卡COS;但并不是对其进行限制。
SE芯片同2个SPI FLASH存储芯片使用SPI协议进行通讯。SPI FLASH芯片1使用SE芯片的SPI1通道进行通讯,SPI FLASH芯片2使用SE芯片的SPI2通道进行通讯。读写SPIFLASH协议指令,需要根据具体SPI FLASH芯片定义适配。
进一步地,如图3所示,Java卡COS内存管理框架图可知,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;其中:
Java COS代码区:存储Java卡COS代码;
Java COS配置区:存储事务保护区、Java卡平台配置区、平台变量区等数据,具体包含的数据,可由Java COS开发人员根据需求来定义;
Java COS用户数据区:存储Java卡用户使用产生的数据;如安装的应用包、应用实例、个性化数据等。
参照图4所示,本发明实施例实现的Java卡COS总内存空间为2304K。Java卡COS管理的总地址空间为(0x0~0x0023FFFF)的虚拟地址空间,其中(0x0~0x0003FFFF)地址空间对应SE芯片(0x0~0x0003FFFF)地址空间;(0x00040000~0x0013FFFF)地址空间对应SPIFLASH存储芯片1的(0x0~0x000FFFFF)地址空间;(0x00140000~0x0023FFFF)地址空间对应SPI FLASH存储芯片2的(0x0~0x000FFFFF)地址空间;
也就是说,所述Java卡COS分配的内存地址区间为虚拟地址空间。
进一步地,所述内存管理模块,还用于在Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,参照图5,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得,包括基于配置区的设定或Java虚拟机的索引计算得到;调用写接口函数时,还需传入待写入的数据。
判断所述访问地址的地址区间;根据前述举例,访问地址在(0x0~0x0003FFFF)区间表示访问的是SE芯片地址空间;访问地址在0x00040000~0x0013FFFF)区间,表示访问的是SPI FLASH芯片1地址空间;访问地址在0x00140000~0x0023FFFF)区间,表示访问的是SPI FLASH芯片2地址空间;地址空间转换方式如上图5所示。
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;其中,SPI FLASH读写接口需要根据芯片需求,封装成对应的操作指令进行读写。操作指令通过SPI通讯通道发送给SPI FLASH芯片;若访问的地址区间属于所述存储芯片的内存地址区间时,需要先将访问的地址区间先转换为所述存储芯片的物理地址空间,再封装成所述存储芯片所对应通讯协议的读/写指令。
读出/写入数据。
上述技术方案,通过在安全芯片的基础上增加外部存储芯片,分配对应的内存地址区间,并将Java卡所产生的用户数据存储在所述存储芯片中,实现能让部分小内存的安全芯片应用于Java卡,同时能扩展用户的使用空间,在减少成本的同时,满足部分需要大内存存储的需求。
进一步地,所述内存管理模块分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
如图6所示,方案一,Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;这种分配方式,使得Java卡COS在需要升级时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能;例如,Java COS代码区分配256K(地址区间:0x0~0x0003FFF),Java COS配置区分配40K(地址区间:0x00040000~0x00049FFF),Java COS用户数据区分配空间984K(0x0004A000~0x0014FFFF);
需要说明的是,该方式仅适用于SE芯片内存大于Java COS代码时使用;由于JavaCOS代码单独运行于SE芯片中,Java COS配置区数据和Java COS用户数据放在存储芯片中,同时,SE芯片中,预留了部分空间,使得可以通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级COS的功能,进而不需要Java COS额外实现升级功能,只需要覆盖COS就可以达到升级的效果,升级更加方便;其升级步骤参照图7所示,包括:
步骤一:准备升级的COS;
步骤二:擦除SE芯片中的COS(直接对SE内存空间进行擦除操作);
步骤三:下载(烧录)新的COS代码,升级COS完成。这里的COS与所述Java卡COS的含义相同。
或者采用另一种方式,方案二,以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
即,Java COS代码区、配置区、用户使用区以实际使用来。对应Java卡内存结构图如图8所示。
如本方案Java COS代码区分配200K(地址区间:0x0~0x00031FFF),Java COS配置区分配50K(地址区间:0x00032000~0x0003E7FF),Java COS用户数据区分配空间1086K(地址区间:0x0003E800~0x0014FFFF)。
本方案相比于方案一,不受SE芯片内存大小限制,相邻的区域之间无需额外预留空间,能最大化的使用存储空间。由于代码的修改往往会伴随着所需要的代码区空间不同,cos升级往往会造成新版本的代码区数据踩了旧版本的配置区甚至用户区数据,故该方案的缺点也显而易见:不能通过直接下载覆盖的方式升级COS,需要Java COS额外实现COS升级功能,这种升级需要采用打补丁的方式。
实施例二:
基于相同的发明构思,本发明实施例还提供了一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,应用于安全芯片,所述安全芯片加载有Java卡COS,如图9所示,所述方法包括:
S101,将所述安全芯片连接至少一个存储芯片;
S102,通过通信的方式连接所述安全芯片和存储芯片,以实现数据交互;
S103,对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
S104,将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
应用时,所述Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得;调用写接口函数时,还需传入待写入的数据。
判断所述访问地址的地址区间;
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;若访问的地址区间属于所述存储芯片的内存地址区间时,需要先将访问的地址区间先转换为所述存储芯片的物理地址空间,再封装成所述存储芯片所对应通讯协议的读/写指令。
读出/写入数据。
同时,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;
分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
方案一,Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;
或者方案二,以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和JavaCOS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
进一步地,在Java卡COS需要升级时,当所述分配方式采用Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能。
需要说明的是,关于方法实施例更为具体的工作流程,请参考前述装置实施例部分,在此不再赘述。
通过上述方法,具有以下效果:
1,本发明能让部分小内存的SE应用于Java卡,同时能扩展用户的使用空间;
2,通过本发明中方案一实现的Java卡,不需要Java卡COS额外实现升级功能,只需要覆盖COS就可以达到升级的效果。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的方法和装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,应用于安全芯片,其特征在于,所述安全芯片连接有至少一个存储芯片;其中,所述安全芯片加载有Java卡COS,所述Java卡COS包括通讯模块和内存管理模块;
所述通讯模块,用于实现与所述存储芯片之间的数据交互;
所述内存管理模块,用于:
对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
2.根据权利要求1所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,其特征在于,所述内存管理模块,还用于在Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得;
判断所述访问地址的地址区间;
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;
读出/写入数据。
3.根据权利要求1或2所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,其特征在于,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;
所述内存管理模块分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;
或者以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
4.根据权利要求3所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理装置,其特征在于,当所述分配方式采用Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能。
5.一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,应用于安全芯片,其特征在于,所述安全芯片加载有Java卡COS,所述方法包括:
将所述安全芯片连接至少一个存储芯片;
通过通信的方式连接所述安全芯片和存储芯片,以实现数据交互;
对所连接的所述安全芯片和存储芯片分配对应的内存地址区间;
并将Java卡用户使用所产生的用户数据存储在所述存储芯片中。
6.根据权利要求1所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,其特征在于,所述Java卡COS运行,且有读/写需求时,进行内存读/写,其具体步骤如下:
Java卡COS调用内存读/写接口函数,并根据对应的函数参数得到访问地址;其中,所述访问地址由Java卡COS运行时计算所得;
判断所述访问地址的地址区间;
根据访问的地址区间,调用相应的函数读写接口进行数据读/写;
读出/写入数据。
7.根据权利要求5或6所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,其特征在于,所述Java卡COS所管理的内存空间由所述安全芯片和存储芯片的内存组成,包括Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区;
分配对应的内存地址区间时,其分配方式包括:
Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中;
或者以实际使用来划分所述Java COS代码区、Java COS配置区和Java COS用户数据区,相邻的区域之间无需额外预留存储空间。
8.根据权利要求7所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,其特征在于,若访问的地址区间属于所述存储芯片的内存地址区间时,需要先将访问的地址区间先转换为所述存储芯片的物理地址空间,再封装成所述存储芯片所对应通讯协议的读/写指令。
9.根据权利要求8所述的一种JAVA卡COS内存扩展的管理方法,其特征在于,当所述分配方式采用Java COS代码单独放在所述安全芯片中,所述安全芯片中预留了部分存储空间,所述Java COS配置区和Java COS用户数据区放在存储芯片中时,可通过直接下载覆盖Java COS代码的方式,达到升级所述Java卡COS的功能。
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