智能卡應用框架的研究及應用
文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：劉剛 李崢 楊先文 時向衛 王簡瑜 人氣： 發表時間：2011年09月26日
0 引 言
隨著Internet在電子商務和人類生活中占有越來越重要的地位，人們對認證和安全交易的要求也越來越高。智能卡具有體積小、輕便易攜帶、可以自行存儲和處理數據并執行加密解密操作等優點，與網絡服務的結合還使它成為一個可以方便地存儲用戶密鑰和下載保密數據的設備。智能卡中包含 CPU、RAM、EEPROM、ROM和I／O，如同一部規模較小的電腦。智能卡的軟件結構 由COS(chipoperating system)系統、智能卡應用框架及其具體應用服務程序所構成，如圖1所示。在此結構中，最底層的COS系統負責底層硬件的管理；智能卡應用框架定義了一整套編程接口類，提供應用程序需要的統一的應用環境；應用程序提供具體的智能卡服務。
圖1 智能卡軟件結構
1 OCF與PC／SC概述
PC／SC⋯(personal computer／smart card)是Windows平臺上智能卡訪問的標準框架，它的目的是減輕在PC上開發智能卡應用程序的難度。PC／SC的主要優點是：應用程序與智能卡進行通信時不必考慮智能卡讀卡器的具體細節，即只要智能卡讀卡器遵從PC／SC標準，應用程序就能通過智能卡讀卡器正常行使功能。PC／SC體系結構如圖2所示 其中，ICC就是IntegratedCircuit Card，即IC卡。IFD就是Interface Devices，即IC卡讀寫器。IC卡插入讀寫器后，通過IC卡讀寫器IFD與驅動程序的IFD Handler層通信。ICC Resource Manager層管理各種不同的IC卡讀寫器和IC卡資源。每一種IC卡讀寫器通過各自的IFDHandler接口函數與ICCResourceManager層通信，ICC Resource Manager層根據上層軟件的要求，將上層軟件發來的命令分別發到相應的IFDHandler，再通過它發給IC卡讀寫器和IC卡。
圖2 PC／SC體系結構
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2 OCF與PC／SC的聯系
OCF與PC／SC均提供智能卡與各種計算機的訪問標準，它們在概念與機制方面存在著共同點。通過對比它們的構成，我們發現了這些關系。
2．1 OCF與PC／SC結構上的共同點
PC／SC中的ICC ServiceProvider提供智能卡服務，與其相對應OCF中由CardService來提供；OCF中的CardTerminal與PC／SC中的Interface Device Subsystem 相對應。因此，OCF與PC／SC有很多的共同點。具體如圖4所示。
2．2 OCF與PC／SC的不同點
當進一步分析后發現，OCF與PC／SC的內部結構有很大的不同。例如，OCF未提供對CardTerminal更進一步的結構劃分，而PC／SC中Interface Device Subsystem由IFD與IFD Handler組成。詳細對比如表1所示。
OCF與PC／SC的密碼服務框架不同，PC／SC定義了一個密碼服務接口Crypto Service Provider，而OCF將其封裝在內部，沒有定義專門的接口。
OCF與PC／SC最重要的區別是：OCF比PC／SC有更詳細的結構劃分，OCF對智能卡服務(CardService)與智能卡服務程序管理ApplicationManagementCardService)有嚴格的區分。在Windows平臺Java語占環境下，OCF與PC／SC出現重疊。具體如表2所示。
2．3 OCF與PC／SC的共存
PC機上不同的應用程序可能有的使用OCF，有的使用PC／SC，它們之間會出現沖突嗎?不會，OCF與PC／SC協會對兩者共用有詳細的規定，以保證兩者共存而不產生沖突。例如：OCF支持現有的PC／SC接口設備，OCF還提供了一個到PC／SC的接口，使得開發者得以使用現有Win32平臺的設備；OCF對card operating system、application．·specific card services與app1ication management的詳細定義可以作為對PC／SC的擴展。
3 應用實例
在OCF與PC／SC框架下，實現了自動識別JavaCard、USB Key并自動連接與之相應的密碼服務接口的安全電子郵件系統開發，保證了密鑰等機密信息的安全，通過對郵件進行加密、解密和簽名，有效地解決了郵件在存儲和傳輸過程中的安全性問題，取得了比較滿意的效果。具體系統結構如圖5所示。
4 結束語
智能卡應用框架的提出給應用程序開發者、智能卡和智能卡終端投資商等帶來了極大的方便。使得智能卡的應用實現了從“一對一”到“多對多” 的轉換，并為開放式智能卡應用構造了一個統一標準框架。①對于遵循智能卡應用框架的應用程序，可以適用于任何一張開放式智能卡，應用程序不需重復開發，開發費用大大減少；②對于遵循智能卡應用框架開發的智能卡，不僅可裝載不同組織提供的多個應用程序，且一旦運用環境變化，可方便地裝載和卸載來更換卡上的應用程序。像其它許多新技術一樣，關于智能卡有許許多多令人眼花繚亂的技術標準。本文僅簡要介紹了兩種智能卡應用框架OCF與PC／SC，并對它們進行了對比分析，并進行了一些簡單的應用開發。通過此實例，可以舉一反三地將其應用在其它網絡安全產品上，如網上證券、網上銀行、稅務管理等。
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