摘要：针对网络计算机安全问题，提出了一种完整的智能ic卡读写器子系统设计方案。此方案讨论了基于单片机的ic卡读写器硬件和软件设计、基于pc/sc行业规范的读写器驱动程序设计和ic卡的软硬件选取。

关键词：网络计算机 安全 单片机 智能ic卡 ic卡读写器 pc/sc iso7816

随着网络的飞速发展和计算机技术的不断进步，计算机应用模式正发生着巨大的变革。网络计算机（nc）的出现标志着计算机体系结构的革新，代表着未来计算机系统的发展方向。由于网络计算机可以采用开放源码操作系统，为发展带有自主知识产权的核心技术创造了有利条件。在开放源代码的操作系统中，linux是一种较好的选择。它源代码公开，可以根据要求自行剪裁并且稳定，对资源要求低，有大量应用软件支持。按照网络电脑的特定需求，可以开发出具有自主智能产权的cpu，从而提高网络电脑的安全。网络电脑走的是一种网络服务器集中式管理的道路，具有成本低廉、管理费用低的优势。

为此，国家863计算机软硬件技术主题发展规划提出了以下要求：组织优势力量，研究网络计算机系统的关键技术，研制网络计算机系列产品，选择若干典型应用领域的进行应用示范，以此推动国产微处理器芯片和系统软件的发展，促进我国电子政务、网络教育、金融、社区服务、企业管理等方面的信息化建设。

随着计算机网络的迅速发展，网络计算机的安全问题显得非常突出。尤其在某些特殊领域，如电子政务等，安全问题显得极端重要。目前，在计算机安全方面，有各种不同的方法，但效果都不太好。本文提出的智能ic卡技术，在网络计算机是一种全新的方法，能够很好地实现网络计算机的安全。智能ic卡（smart ic）具有较高的安全性，以前主要用在金融、电信等领域，笔者把此技术推广应用到网络计算机，以提高安全性。智能ic卡本身含有自行研制的cos（chip os）和加密算法，并采用多密钥、多加密算法体系，对所有的敏感数据文件加密保护。如图1所示。

ic卡子系统是整个网络计算机系统网络安全的核心，它保存了加密算法所需要的私有密钥，供加密算法对网络上传输的数据加密使用。

1 ic卡读写器硬件开发方案

ic卡作为一种信息技术可以广泛应用于许多行业领域，如金融、电信等，不同领域均有各自不同的应用特点、应用环境和应用要求。ic卡在某一领域的应用，必须适应该领域的特点。国际上有关组织及部分针对各个领域的不同要求，制定了ic卡在某一领域应用所应参考或遵循的应用标准。不过所有智能ic卡都必须符合国际标准化组织的iso/iec 7816国际标准。读写器的硬件也必须遵循iso/iec 7816国际标准。

iso/iec 7816标准要求ic卡与ic卡读写器使用串行通信，时序要求非常严格。常用的mcs51系列单片机速度较慢，每个指令周期需要12个机器周期，较难达到该标准所要求的严格时序。microchip公司的pic系列单片机采用risc结构，每个指令周期为4个时钟周期，并且除转移指令外，所有指令都可以在一个指令周期内完成，速度较快，能够满足该标准对时序的严格要求。所以采用一片pic16c73单片机作为ic卡读写器的控制器。

读写器与ic卡的通信，采用半双工的iso 7916-3字符帧协议标准。3.57mhz的晶振为ic卡和读写器提供时钟。在缺省工作方式下，ic卡和读写器的通信速率为9600bps。即时钟频率为3.57mhz，每372个时钟输入或输出一个比特位。在未来需要较高通信速度时，可以在对程序作较小改动的前提下，提高晶振频率，如采用2×3.57mhz的晶振。

ic卡读写器与nc之间的通信，可以采用usb接口、并口、串口、ps/2口等多种方案。采用usb接口可以实现即插即用和热拔插等功能。但使用usb接口，电路和协议都很复杂，并且增加usb接口器件会较大地增加系统成本。并口有较高的通信速度，但通信线路较多，硬件比较复杂，可靠性不好，且ic卡读写器并不需要太高的通信速度，故使用并口也不是理想的方案。而ps/2口一般固定给键盘和鼠标等标准外设使用，使用ps/2口就会占用这些标准外设的接口，故也不在考虑范围之内。使用串口通信虽然速度慢，但却具有硬件成本低、软件实现简单、运行可靠等优点。而通信速度完全可以满足ic卡读写器的要求。所以ic卡读写器采用了rs232串口与nc主机通信的方