Trong các chip thẻ thông minh hiện nay, bộ xử lý trung tâm là 8-bit, thường sử dụng tập lệnh của Motorola 6805 và Intel 8051, với tín hiệu đồng hồ tới 5MHz.
Các thẻ công nghệ cao thường có bộ nhân tín hiệu (nhân 2, 4 hoặc 8). Các bộ nhân tín hiệu này cho phép thẻ thao tác tới 40MHz (5MHz nhân 8).
Các thẻ thông minh mới nhất có bộ xử lý 16 hoặc 32 bit.
3) Bộ đồng xử lý trong thẻ thông minh
Các thẻ thông minh cho các ứng dụng bảo mật thường có bộ đồng xử lý nhằm tăng khả năng tính toán, đặc biệt là tính toán với số nguyên lớn.
4) Hệ thống bộ nhớ của thẻ thông minh
Thẻ thông minh thường gồm ba loại bộ nhớ: ROM, EEPROM, RAM.
- ROM: bộ nhớ chỉ đọc được dùng để lưu trữ các chương trình như hệ điều hành, các dữ liệu cố định của thẻ. ROM có thể lưu trữ dữ liệu khi nguồn đã tắt và không thể ghi lại sau khi thẻ đã được sản xuất.
- EEPROM: bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình bằng tín hiệu điện.
- RAM: bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên dùng để lưu trữ những thông tin cần xử lý nhanh nhưng mang tính tạm thời, không lưu lại được khi tắt nguồn.
3.1.1.5. Hệ điều hành của thẻ thông minh
Hầu hết các thẻ thông minh hiện nay đều có hệ điều hành. Đối với thẻ thông minh sử dụng chip vi xử lý thì cũng giống như máy tính cá nhân, cần có hệ điều hành để quản lý, thực thi các ứng dụng và trao đổi dữ liệu với thiết bị đọc thẻ.
1) Các File hệ thống trong thẻ thông minh
Thẻ thông minh lưu trữ thông tin bằng các file dữ liệu. Các file này được tổ chức dưới dạng cây phân cấp theo chuẩn ISO 7816-4, gồm ba loại:
- Thư mục gốc (Master File – MF)
- Thư mục chuyên dụng (Dedicated File – DF) - File cơ bản (Elementary File – EF).
Các file này dùng để quản trị hoặc cho ứng dụng.
Dữ liệu lưu trong các file được quản lý bởi hệ điều hành. Các file gồm có header và phần tuỳ chọn là chi tiết. Header được quản lí bởi thẻ thông minh, chứa các thông tin liên quan đến cấu trúc và thuộc tính file, phần chi tiết chứa dữ liệu của file.
Hình 3.2: Cấu trúc file trong thẻ thông minh
Thư mục gốc MF của hệ thống file là duy nhất cho mỗi thẻ. MF được kích hoạt khi thẻ được đưa vào thiết bị đọc thẻ (ví dụ điện thoại di động). MF không thể bị xoá khi thẻ còn hoạt động. MF có thể chứa một hoặc nhiều DF và chứa 0 hoặc nhiều EF.
Dữ liệu được sử dụng cho tất cả những ứng dụng trong thẻ như thông tin quản lý và bảo mật chung, số serial của thẻ thông minh, khoá truy cập, số PIN (Personal Identification Number) của thẻ …được lưu trữ trong file EF ở mức MF. Các thông tin này có thể được sử dụng cho hệ điều hành tạo DF khác tại mức MF.
* Thư mục chuyên dụng
DF là thư mục của thẻ thông minh, nó lưu các thư mục chuyên dụng khác và các file cơ bản.
Về bản chất vật lý, DF là một khối bộ nhớ tĩnh và có một khối header. Tất cả các DF được phân chia về vật lý và logic với DF khác, để tránh sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các ứng dụng khác nhau. Một số DF có thể chia sẻ tài nguyên chung qua MF.
DF có thể được xem như là một vật chứa dữ liệu thuộc về một ứng dụng thẻ. Mỗi DF có thể chứa khoá mã hoá cho việc thực hiện nhiều dịch vụ bảo mật, và mỗi DF có thể có một số PIN ứng dụng, số PIN này có thể sử dụng để cải tiến cơ chế truy cập của một thẻ nhiều ứng dụng.
* File cơ bản
Những file EF chứa dữ liệu thực sự. Chúng bao gồm một header và một chi tiết. Header của mỗi EF lưu trữ thông tin về loại cấu trúc file EF và kích thước của file. Nó cũng lưu trữ hoạt động có thể thực hiện trên file (đọc, ghi, không có hiệu lực, phản hồi) như điều kiện truy cập của một ứng dụng của thiết bị đọc có thể thực hiện hoạt động đó (số PIN chung của thẻ, số PIN của ứng dụng, xác thực …).
Cấu trúc file EF phụ thuộc vào mục đích sử dụng, có 4 loại cấu trúc EF cơ bản:
file trong suốt (transparent), file cố định tuyến tính (linear fixed), file biến đổi tuyến tính
(linear variable) và file cố định nối vòng (cyclic fixed).