转自：https://blog.csdn.net/red_sky_blue/article/details/42494517
CPU卡其实跟我们接触的计算机一样，也有自己的文件系统，要做一个应用，其实就是规定在CPU卡上有哪些文件（在CPU卡初始化时，建立文件系统文件的格式），在哪个文件里面存储什么内容，比如做一个IC卡燃气预付费系统，就是规定卡上的某个文件代表用户购买了多少气，什么时间购买的等等，当然，CPU卡的文件系统的控制机制要复杂的多，有些文件是不能读取的（如密钥文件），有些文件是只能读，不能写，有些文件是可读可写，但是要验证密钥，有些文件是可以直接读写，无需验证身份的。也就是说掌握了CPU卡上的文件系统的内容，基本就掌握了CPU卡这个应用的本质。
文件系统的组织结构
下图是，dos的文件夹树：
智能卡的文件系统类似DOS 的树形文件系统。ISO7816 支持两类文件:DF(Dedicated File ) 和EF(Ele2
mentary File) 。DF 文件有点类似DOS 的目录,而EF 文件则有点类似DOS 的数据文件。DF 文件之下的
DF 文件,类似DOS 的子目录。当然,DF 之下还可以有DF 文件。同DOS 文件系统一样,智能卡的文件系
统也必须有一个根文件,这个根文件是一个DF 文件,我们把它称为MF (Master File) 文件,MF 文件类似
DOS 的根目录。
在智能卡的文件系统结构中,MF 文件有且只能有一个;DF 文件是可选的,这两种文件主要起管理和
形成树形的文件系统结构的作用,真正存放数据的是EF 文件。
MF 文件是智能卡文件系统的根。在MF 文件下可以建立各种DF 和EF 文件。虽然系统允许在根下
直接生成各种EF 应用文件,但最佳的文件组织方法是每一种应用均分配一个DF 文件,在相应的DF 文
件下再具体组织各种EF 应用数据。
DF 文件含有文件控制信息和可分配的存储空间的信息,其下可以建立各种DF 和EF 文件。一般而
言,一个DF 文件将被用来存储某一应用的所有数据。DF 文件在用户存储器中占据一块静态存储器,一
旦DF 文件建立,其存储器的大小就不能变动。但在该DF 文件下的EF 文件则可以重新分配所使用存储
器大小,也可以被删除。该DF 文件被删除之后,其下的DF 和EF 文件也同时被删除,释放的存储器块可
由其它DF 文件使用。
EF 文件是智能卡树形文件系统的叶,其下不能再建立其他任何文件。
2. 2 文件系统的文件访问机制
当访问一个文件时,我们可以使用下面几种方法中的至少一种来进行:
(1) 通过文件标志符(File Identifier) 来访问
在智能卡文件系统中每一个文件都有一个文件标志符,它占用2 个字节。值“3FFF”和“FFFF”系统保
留,不能用于具体的文件。对于MF 文件来说,它的文件标志符必须为“3F00”。因此,当我们访问智能卡
的文件系统时,起点就是从文件标志符为“3F00”的MF 文件开始。
(2) 通过文件路径来访问
所谓文件路径,就是无分隔符的文件标志符的串联形式。智能卡文件系统的文件路径起始于MF 文
件或者当前的DF 文件的文件标志符,而以要访问的文件的文件标志符结束;在这两者之间则是相关的
DF 文件的文件标志符。如果当前的DF 文件的文件标志符未知,则“3FFF”可以作为文件路径的开始。如
果文件路径以MF 文件的文件标志符开始,则称该文件路径为绝对路径;如果以当前DF 文件的文件标志
符开始,则称为相对路径。
(3) 通过EF 短标志符来访问
对于任意一个EF 文件,可以通过一个5bit 编码的短标志符来访问,其范围为1～30 。0 具有特殊含
义,表示当前正在访问的EF 文件。短标志符不能用于文件路径,也不能用作文件标志符。
(4) 通过DF 文件名来访问
每个DF 文件可以有一个1～16 字节长的文件名。为了能够明确无误的通过DF 文件名来访问DF 文
件,智能卡中的每个DF 文件的文件名必须不同。
2. 3 EF 文件的内部结构
EF 文件的结构可分为透明结构和记录结构两种。
(1) 透明结构:
透明结构EF 文件在通过接口被访问时只被视为数据单元(Data Unit) 序列,而好像没
有结构一样,所以我们称之为透明结构。所谓数据单元,就是可被访问的最小的位集(Smallest set of bits) ,
如1 个字节,2 个字节等等。透明结构本质上也就是二进制数据结构。
(2) 记录结构:
记录结构EF 文件在通过接口被访问时被视为具有结构的记录(Record) 序列。所谓记
录,就是可被作为一个整体加以处理的具有结构的字节串,类似于PASCAL 语言的记录的概念。
2. 4 EF 文件中的数据访问机制
EF 文件中的数据可以通过记录、数据单元或者数据对象来访问。对记录结构的EF 文件而言,数据
被存储在连续的记录序列中;对透明结构的EF 文件而言,数据被存储在连续的数据单元序列中。如果试
图访问不在EF 文件中的记录、数据单元或者数据对象,将导致错误。数据访问方法、记录编号方法以及
数据单元的大小等作为文件系统的特征,在智能卡的复位应答过程ATR (Answer to reset) 中由智能卡给
出,还可以由智能卡中的ATR 文件给出,以及由其他文件控制信息给出。如果智能卡在上面提及的三种
方式中不止一处给出了数据访问方法、记录编号方法以及数据单元的大小等信息,那么对于任意一个EF
文件而言,由于不同出处给出的信息可能不一样,因此很明显只能有一个信息是有效的。而有效的信息
就是从MF 文件到该EF 文件的文件路径上最靠近该EF 文件的位置给出的信息。
(1) 记录结构EF 文件中记录的访问方法
对记录结构的EF 文件,其中的记录可以通过记录编号来访问。记录编号是无符号8 位整数,其取值
范围为01～FE。值00 保留作特殊用途;值FF 保留来将来使用。在每个记录结构的EF 文件中,每个记
录的记录编号都是唯一并且是有序的。
对于线性记录结构的EF 文件:当创建添加记录时,记录编号按照以一定顺序予以指定。也就是说记
录的记录编号按照记录的创建顺序指定。因此,第一个记录(记录编号为1) 就是第一个创建的记录;第
二个记录(记录编号为2) 就是第二个创建的记录⋯⋯以次类推。
对于循环记录结构的EF 文件:第一个记录(记录编号为1) 总是最后创建的记录;第二个记录(记录
编号为2) 就是倒数第二个创建的记录⋯⋯以次类推。很显然,对于循环记录结构的EF 文件的记录编
号顺序刚好和线性记录结构的EF 文件相反。
记录编号值00 总是表示当前记录,就是记录指针(record pointer) 当前指向的记录。
(2) 透明结构EF 文件中数据单元的访问方法
对每一个透明结构的EF 文件而言,其内部的数据单元通过偏移(Offset) 来访问。偏移是一个无符号
整数,长度为8 位或者15 位(由不同的访问命令来决定) 。当偏移为0 时,则访问该透明结构EF 文件的
第一个数据单元;偏移为1 时,访问第二个数据单元;偏移为2 时,访问第三个数据单元⋯⋯以次类推。
在缺省情况下,也就是智能卡没有给出数据单元大小的信息时,默认采用每个数据单元大小为1 字节。
(3) 数据对象的访问方法
所谓数据对象,就是采用抽象语法表示ASN. 1 (Abstract syntax notation) 的编码规则,如BER(Basic en2
coding rule) 等对数据按照一定的格式编码形成的一个数据结构。该数据结构通常包含三部分信息:标签
(tag) 、长度(length) 和数据(data) 。标签给出了数据的数据类型,如整数、ASCII 字符串、UNICODE 字符串、
structure 结构类型等等;长度则给出了数据的长度。很明显,这种数据对象本质上是自描述的。因此,当
访问数据对象时,可以通过标签等对数据对象进行访问。