Java智能卡内字节码校验算法研究与实践

论文摘要

Java智能卡被广泛运用于银行、通信安全性等要求很高的领域中。作为保障Java智能卡安全的重要手段,Java智能卡内的字节码校验是不可或缺的。但是由于Java智能卡本身的空间和运算器的限制,传统的字节码校验算法无法在Java智能卡内实现。为了解决此问题,本文在分析了现有方法的特点和不足的基础上,提出并设计了基于缓存策略、基于控制流程树CFT和基于混合模式的三种字节码校验算法并对于这些算法给出了分析和评价。本文研究的重点是设计和实现卡内字节码的校验算法,来有效地解决传统的方法在卡内实现时所面临的空间和时间上的限制。通过对于Java智能卡硬件的分析,设计了一种有效的卡内缓存策略,并且通过一种针对Java智能卡字节码文件结构分析而给出的卡外翻译算法,使Java智能卡字节码结构在卡内校验的过程中可以以较低的时间和空间复杂度实现。首先,设计并实现了基于缓存和基于CFT的Java智能卡卡内校验算法,并在上述算法的基础上提出了一种混合模式的算法。这三种算法分别从时间复杂度,空间复杂度以及时间空间复杂度协调这三种不同的角度对传统字节码校验中的不足进行了有效的改进。然后给出了针对三种不同算法的开发环境的搭建、Java智能卡虚拟机的改写、卡外翻译器的实现。最后对三种算法进行了效率分析,讨论了实践的结果,提出了一些改进校验效率的建议,并对未来的发展方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与课题来源
• 1.2 Java 智能卡字节码校验简介
• 1.3 卡内字节码校验文献综述
• 1.4 本文研究工作
• 2 基于缓存的字节码校验算法
• 2.1 Java 智能卡硬件与缓存算法
• 2.2 改进的“无压力”编码方式
• 2.3 基于缓存的字节码校验算法描述
• 2.4 本章小结
• 3 基于CFT 的字节码校验算法
• 3.1 类型推导理论
• 3.2 指令流程图及相关概念
• 3.3 CFT 归约
• 3.4 基于CFT 的字节码校验算法
• 3.5 本章小结
• 4 混合模式的字节码校验算法
• 4.1 CFT 字节码校验算法的问题
• 4.2 缓存策略的引入
• 4.3 混合模式的字节码校验算法描述
• 4.4 本章小结
• 5 实验数据分析
• 5.1 时间复杂度分析比较
• 5.2 空间复杂度分析比较
• 5.3 本章小结
• 6 实验平台与算法实现
• 6.1 实验环境介绍
• 6.2 算法具体实现
• 6.3 实验结果
• 6.4 本章小结
• 7 结论和展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文