智能卡應(yīng)用框架的研究及應(yīng)用

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：劉剛 李崢 楊先文 時(shí)向衛(wèi) 王簡(jiǎn)瑜   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月26日

    0 引 言 

    隨著Internet在電子商務(wù)和人類(lèi)生活中占有越來(lái)越重要的地位，人們對(duì)認(rèn)證和安全交易的要求也越來(lái)越高。智能卡具有體積小、輕便易攜帶、可以自行存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行加密解密操作等優(yōu)點(diǎn)，與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的結(jié)合還使它成為一個(gè)可以方便地存儲(chǔ)用戶(hù)密鑰和下載保密數(shù)據(jù)的設(shè)備。智能卡中包含 CPU、RAM、EEPROM、ROM和I／O，如同一部規(guī)模較小的電腦。智能卡的軟件結(jié)構(gòu) 由COS(chipoperating system)系統(tǒng)、智能卡應(yīng)用框架及其具體應(yīng)用服務(wù)程序所構(gòu)成，如圖1所示。在此結(jié)構(gòu)中，最底層的COS系統(tǒng)負(fù)責(zé)底層硬件的管理；智能卡應(yīng)用框架定義了一整套編程接口類(lèi)，提供應(yīng)用程序需要的統(tǒng)一的應(yīng)用環(huán)境；應(yīng)用程序提供具體的智能卡服務(wù)。 

圖1 智能卡軟件結(jié)構(gòu)

    1 OCF與PC／SC概述 

    PC／SC⋯(personal computer／smart card)是Windows平臺(tái)上智能卡訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)框架，它的目的是減輕在PC上開(kāi)發(fā)智能卡應(yīng)用程序的難度。PC／SC的主要優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用程序與智能卡進(jìn)行通信時(shí)不必考慮智能卡讀卡器的具體細(xì)節(jié)，即只要智能卡讀卡器遵從PC／SC標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序就能通過(guò)智能卡讀卡器正常行使功能。PC／SC體系結(jié)構(gòu)如圖2所示 其中，ICC就是IntegratedCircuit Card，即IC卡。IFD就是Interface Devices，即IC卡讀寫(xiě)器。IC卡插入讀寫(xiě)器后，通過(guò)IC卡讀寫(xiě)器IFD與驅(qū)動(dòng)程序的IFD Handler層通信。ICC Resource Manager層管理各種不同的IC卡讀寫(xiě)器和IC卡資源。每一種IC卡讀寫(xiě)器通過(guò)各自的IFDHandler接口函數(shù)與ICCResourceManager層通信，ICC Resource Manager層根據(jù)上層軟件的要求，將上層軟件發(fā)來(lái)的命令分別發(fā)到相應(yīng)的IFDHandler，再通過(guò)它發(fā)給IC卡讀寫(xiě)器和IC卡。

    圖2 PC／SC體系結(jié)構(gòu)

    .....................................

    2 OCF與PC／SC的聯(lián)系 

    OCF與PC／SC均提供智能卡與各種計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)，它們?cè)诟拍钆c機(jī)制方面存在著共同點(diǎn)。通過(guò)對(duì)比它們的構(gòu)成，我們發(fā)現(xiàn)了這些關(guān)系。

    2．1 OCF與PC／SC結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn) 

    PC／SC中的ICC ServiceProvider提供智能卡服務(wù)，與其相對(duì)應(yīng)OCF中由CardService來(lái)提供；OCF中的CardTerminal與PC／SC中的Interface Device Subsystem 相對(duì)應(yīng)。因此，OCF與PC／SC有很多的共同點(diǎn)。具體如圖4所示。

    2．2 OCF與PC／SC的不同點(diǎn) 

    當(dāng)進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，OCF與PC／SC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大的不同。例如，OCF未提供對(duì)CardTerminal更進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)劃分，而PC／SC中Interface Device Subsystem由IFD與IFD Handler組成。詳細(xì)對(duì)比如表1所示。 

    OCF與PC／SC的密碼服務(wù)框架不同，PC／SC定義了一個(gè)密碼服務(wù)接口Crypto Service Provider，而OCF將其封裝在內(nèi)部，沒(méi)有定義專(zhuān)門(mén)的接口。 

    OCF與PC／SC最重要的區(qū)別是：OCF比PC／SC有更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)劃分，OCF對(duì)智能卡服務(wù)(CardService)與智能卡服務(wù)程序管理ApplicationManagementCardService)有嚴(yán)格的區(qū)分。在Windows平臺(tái)Java語(yǔ)占環(huán)境下，OCF與PC／SC出現(xiàn)重疊。具體如表2所示。

    2．3 OCF與PC／SC的共存 

    PC機(jī)上不同的應(yīng)用程序可能有的使用OCF，有的使用PC／SC，它們之間會(huì)出現(xiàn)沖突嗎?不會(huì)，OCF與PC／SC協(xié)會(huì)對(duì)兩者共用有詳細(xì)的規(guī)定，以保證兩者共存而不產(chǎn)生沖突。例如：OCF支持現(xiàn)有的PC／SC接口設(shè)備，OCF還提供了一個(gè)到PC／SC的接口，使得開(kāi)發(fā)者得以使用現(xiàn)有Win32平臺(tái)的設(shè)備；OCF對(duì)card operating system、application．·specific card services與app1ication management的詳細(xì)定義可以作為對(duì)PC／SC的擴(kuò)展。 

    3 應(yīng)用實(shí)例 

    在OCF與PC／SC框架下，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)識(shí)別JavaCard、USB Key并自動(dòng)連接與之相應(yīng)的密碼服務(wù)接口的安全電子郵件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，保證了密鑰等機(jī)密信息的安全，通過(guò)對(duì)郵件進(jìn)行加密、解密和簽名，有效地解決了郵件在存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中的安全性問(wèn)題，取得了比較滿(mǎn)意的效果。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

    4 結(jié)束語(yǔ) 

    智能卡應(yīng)用框架的提出給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者、智能卡和智能卡終端投資商等帶來(lái)了極大的方便。使得智能卡的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了從“一對(duì)一”到“多對(duì)多”   的轉(zhuǎn)換，并為開(kāi)放式智能卡應(yīng)用構(gòu)造了一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)框架。①對(duì)于遵循智能卡應(yīng)用框架的應(yīng)用程序，可以適用于任何一張開(kāi)放式智能卡，應(yīng)用程序不需重復(fù)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)費(fèi)用大大減少；②對(duì)于遵循智能卡應(yīng)用框架開(kāi)發(fā)的智能卡，不僅可裝載不同組織提供的多個(gè)應(yīng)用程序，且一旦運(yùn)用環(huán)境變化，可方便地裝載和卸載來(lái)更換卡上的應(yīng)用程序。像其它許多新技術(shù)一樣，關(guān)于智能卡有許許多多令人眼花繚亂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本文僅簡(jiǎn)要介紹了兩種智能卡應(yīng)用框架OCF與PC／SC，并對(duì)它們進(jìn)行了對(duì)比分析，并進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。通過(guò)此實(shí)例，可以舉一反三地將其應(yīng)用在其它網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品上，如網(wǎng)上證券、網(wǎng)上銀行、稅務(wù)管理等。

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