[发明专利]一种基于字写的智能卡掉电备份方法和数据结构

说明书

本发明公开一种基于字写的智能卡掉电备份方法和数据结构，消除NVM页擦写掉电后出现读不稳定的安全风险，并可减少掉电备份中NVM擦写次数，提升掉电备份的速度。本发明提供的数据结构为：NVM一页中同时含有数据和两个标记。本发明提供的方法为：NVM页擦写时，页擦除后，通过硬件字写方式，依次顺序写入数据、标记1、标记2；后续读写该页时，基于数据和两个标记的写入顺序判断两个标记的有效状态，来确定该页数据的有效性，并确定是否先进行掉电恢复，通过掉电恢复消除不稳定状态，再进行数据读写。

技术领域

本发明涉及智能卡技术领域，尤其涉及一种基于字写的智能卡掉电备份方法和数据结构。

背景技术

根据智能卡芯片NVM擦写特性，可以整页擦除后，进行硬件字写操作，当硬件字写时出现掉电，主要影响当前字的读稳定性。并且全页只擦加全页硬件字写的性能与整页擦写一次的性能基本一致，且本文中的字写方式均为硬件字写。

NVM页擦写掉电后，掉电页会出现读不稳定问题。即NVM页擦写掉电后，前期数据读取正确，因无法识别掉电引起的不稳态，后续使用中页内数据可能出现跳变或读不稳定，会造成智能卡的未知异常，甚至交易余额的变化，存在很大安全风险。

目前智能卡中已有的掉电备份方法，通常以传统备份为主。一般传统备份进行掉电保护时，需要先擦写备份区数据，然后擦写备份区有效标记为有效，然后再写目标数据，最后擦写备份区有效标记为无效。根据传统备份的处理流程，1次NVM数据更新至少需要4次NVM擦写操作，擦写性能较差。

目前除了传统备份，为了提升速度，还存在一种多扇区备份，数据区分为两个或多个扇区，多个扇区互为备份，并为每个扇区设置1个扇区标记。此种备份方法在更新数据时需要更新整个目标扇区，并计算整个目标扇区的CRC，同时要擦写扇区标记。此种备份方法仅使用1个备份标记存在的问题有：1次目标页的擦写要进行2次以上存储器擦写操作，且要计算整个扇区CRC，额外开销大；用CRC做数据校验存在碰撞概率，无法消除NVM页擦写掉电后读不稳定问题；每次擦写目标扇区都会进行目标扇区标记页的擦写，扇区标记页成为擦写寿命瓶颈(即每次更新只擦写扇区内一页情况下，扇区内每页的累计擦写总次数等于扇区标记页擦写总次数，大大降低了整个扇区内每页的擦写总寿命)。

目前智能卡掉电备份方法中NVM擦写次数较多，影响智能卡的整体性能，尤其是影响交易性能；并且有些方法中无法消除NVM页擦写掉电后读不稳定问题，存在很大的安全风险，在安全领域无法进行实用推广。

发明内容

针对目前智能卡掉电备份方法中的种种缺陷，本发明提供一种基于字写的智能卡掉电备份方法和数据结构，可以消除NVM页擦写掉电后出现读不稳定的安全风险，并可以减少掉电备份中NVM擦写次数，提升掉电备份的速度。

本发明中，每个逻辑页对应多个物理页，且多个物理页互为镜像页。每次读写逻辑页时，均识别一个镜像页作为逻辑页的有效数据进行读写。本发明的掉电备份数据结构，为每页NVM中包含页内数据、标记1、标记2三部分，其中页内数据包含用户数据和1个字的计数器，标记1和标记2分别为1个字，NVM的每个逻辑页对应多个(含两个)镜像页且互为备份。在基于字写的智能卡芯片中，该发明通过字写方式将页内数据、标记1、标记2分3次顺序写入目标页，可以避免擦写NVM掉电后出现读不稳定，也可以避免使用CRC算法存在的碰撞概率，大大增强智能卡掉电备份的安全性和稳定性；并且将带有掉电备份功能的1次数据更新，降低到仅需1次NVM的擦写时间，可显著提升掉电备份性能，尤其是提升智能卡的交易性能。本发明提供的处理方式为首创，尚未发现有同类技术存在。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方法步骤如下：

步骤一、启动单页擦写。

步骤二、在NVM逻辑页的多个镜像页中，读取全部镜像页的标记1和标记2，根据其有效状态判断是否进行掉电恢复，当所有页都稳定有效后，找到计数器最小(最旧)的目标页，根据NVM擦写操作的特性，进行整页的只擦操作，先使用整页擦除方式对目标页进行单擦操作。