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12 
<html>

<head>
<title>新时代软件教程:操作系统 主页制作 服务器 设计软件 网络技术 编程语言 文字编辑</title>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<style>
<!--
body, table {font-size: 9pt; font-family: 宋体}
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</style>
</head>
<p align="center"><script src="../../1.js"></script></a>
    <p align="center"><big><strong>Java Card</strong></big></p>

<div align="right">---（文/吴宗锡）</div>

<TABLE width="90%">
  <TBODY>
  <TR>
    <TD class=page><A name=one>
      <TABLE height=40>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>
          一、前言 
      </TD></TR></TBODY></TABLE></A><BR>
      <P>Java的技术，因为 computing resource的不同，而区分为不同性质的Java平台，如 Enterprise Java、 
      Embedded Java与 Java Card等。若是以Embedded 
      Java来说，因为功能上的要求有限，并且受限於硬体资源大小（如呼叫器），所以在硬体与Java执行环境上必须有所妥协。Java 
      Card也是基於硬体与应用的　求所开发的技术，目的是使得 Java的技术能够在如同smart card晶片般大小的有限资源下执行。所以，目前Java 
      Card可以说是最小的Java平台。 </P><A name=two>
      <TABLE height=40>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>
          二、简介 
      </TD></TR></TBODY></TABLE></A><BR>
      <P>Java Card是Java 平台中最小的 subset，其设定的执行环境为smart card上的晶片或是有严格硬体限制的环境。Java 
      Card的问世，一方面是为了推展Java的应用层次，一方面也是为了将Java平台的特性以及Java Card 的好处带到smart 
      card上，这些好处主要有： </P>
      <UL type=square>
        <LI><B>Platform-Indep endent</B>：使得 Java Card applets （在Java 
        Card上执行的程式）能够在不同卡片的JCAE（ Java Card Application Environment）上执行，即透过Java 
        VM 的机制来达到跨平台的能力。 </LI></UL>
      <UL type=square>
        <LI><B>Multi-Applicat ion Capable</B>：在同一个Java Card 中能够存放多个 Java Card 
        applets ，并且也能够透过 download的方式来下载必要的applets 而达到一卡多用途的好处，使得卡的使用能够更有弹性。 
      </LI></UL>
      <UL type=square>
        <LI><B>Compatible with Existing Smart Card Standards</B>： Java Card能与国№ 
        标准ISO 7816（ Smart Card标准）以及工业界标准如 Europay/Master Card/Visa (EMV)相容。 
      </LI></UL>
      <P>所以，在未来Java Card不但能够取代今日Smart 
      Card的功能，更能够发展出多样化的应用，如身份识别、医疗资讯记录、电子钱包、门禁管控等，甚至能将许多不同的应用程式集合於一张卡上，使得这些随身的软体能够更小更实用。 
      </P>
      <P>JavaCard现行的版本有2.0与2.1版，其中2.0版是在1997 年底所释出，而2.1 版则是在今年刚释出。 </P><A 
      name=three>
      <TABLE height=40>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>
          三、运作逻辑 
      </TD></TR></TBODY></TABLE></A><BR>
      <P>如图3-1所示Java Card实№运作的模式，主要分为二个部分。 </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f1.gif"> </TD></TR>
        <TR>
          <TD>
            <CENTER>图3-1、 JavaCard运作模式图</CENTER></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>第一个部分就是 Java Card这一端，配合CAD（Card Acceptance Device ），也就是图3-1中的Card 
      Reader来传输、读取Card中的资料，并且供给 
      Card所　的电源。而JavaCard本身则可以执行applet程式，使得一些敏感的资料与行为能够安全执行而不受外部程式影响。第二部分则是图3-1右方的 
      Terminal端，负责提供服务程式及操作介面，并透过CAD 与JavaCard沟通。 </P>
      <P>另外，在图3-1中所表示的 APDU(Application Protocol Data Units)即双箭头的部分，则是 
      terminal与Java Card沟通的格式与协定。由terminal 端传送给Java Card 的APDU称为Command 
      APDU，主要适用来下达指令以及传输资料给Java Card。图二即Command APDU的格式。 </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f2.gif"> </TD></TR>
        <TR>
          <TD>
            <CENTER>图二、 Command APDU格式 </CENTER></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>其栏位所表示的意义分别为： </P>
      <UL type=circle>
        <LI><B>CLA</B> - Class Byte，用於识别applet </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>INS</B> - Instruction Byte ，下达给applet之指令 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>P1</B> - 第一个指令参数 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>P2</B> - 第二个指令参数 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>Lc</B> - Data Field之长度 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>Data Field</B> - 资料栏位 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>Le</B> - 回传资料之长度 </LI></UL>
      <P>例如，terminal要下达两个byte相加的加法指令（INS＝ 0x01）给applet（ CLA=0x80）时， Command 
      APDU的写法可能为： </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f3.gif"> </TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>而当Java Card applet接收到此一指令时则会先判断 CLA byte是否为 0x80，接著再根据 
      terminal端所下达的指令来执行，并将Data Field依指令性质取出两个独立的byte来相加。 </P>
      <P>而由Java Card端回传给terminal端的 APDU则称为 Response APDU，图 3-3则为此APDU之格式。 </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f4.gif"> </TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>其栏位所表示的意义分别为： </P>
      <UL type=circle>
        <LI><B>Data Field</B> - return之资料栏位 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>SW1</B> - 执行状态参数1 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>SW2</B> - 执行状态参数2 </LI></UL>
      <P>所以，利用上述的加法为例，Java Card applet执行後所return的值若为 short value(16-bit 
      integer)，则 Response APDU的表示法可能为： </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f5.gif"> </TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>其中Data Field为一short integer（以两个bytes表示），而SW1与SW2所表示的意义（0x9000 
      ）即"success"或是 "no error"的意思。 </P>
      <P>根据图3-1的运作模式，若以电子钱包为例，我们一开始会在Java Card上 install一个applet 
      ，负责提款、付帐与维护帐目，当我们　要提款时，必须Java Card放入提款机（Terminal）的Card 
      Reader中，透过提款机的服务程式与介面来提出我们　要的款项，并且通知Java Card 上的applet将这笔款项存入Java Card 
      的帐目中。如此我们所持有的Java 
      Card就成为一个行动的卡片钱包。若我们　要消费的话（如搭公车、网路购物等），就可以透过相同的逻辑来扣除款项。所以，在诸如此类的消费行为里，我们就可以透过这种简单的读卡动作来达到消费的目的。不同於一般信用卡的是，我们不但能做小额的消费，也省去了付帐的繁杂手续与携带零钱的麻烦。 
      </P><A name=four>
      <TABLE height=40>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>
          四、Java Card硬体需求 
        </TD></TR></TBODY></TABLE></A><BR>
      <P>Java Card有如一部具体而微的电脑，其硬体的规格主要是在於维护Java Card runtime 
      environment的　求，其最小的规格要求为： </P>
      <UL type=circle>
        <LI><B>512 bytes RAM</B>：主要用於存放程式执行时的 stack、暂存资料以及做为I/O的缓冲区。 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>24 KB ROM</B> ：主要用於存放系统的程式以及 Runtime Environment，如 JVM、applets、 
        native functions 等。 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>8 KB EEPROM</B>：用於储存我们所下载至 Java Card的 applets，并且做为 object 
        heap存放之处。 </LI></UL>
      <UL type=circle>
        <LI><B>8-bit processor</B>： Java Card必须至少支援8位元的处理器。 </LI></UL><A 
name=five>
      <TABLE height=40>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>
          五、Java Card软体架构 
        </TD></TR></TBODY></TABLE></A>
      <P>在上述的硬体架构中，基本上我们可以将Java Card想像为一部PC的缩影，而Java Card的软体架构则具有OS、 native 
      functions 、JCRE(Java Card Runtime Environment)以及架构在此JCRE上的应用程式（Java Card 
      applets），事实上Java Card的软体架构也是与今日的软体架构相仿，图5-1即为Java Card之软体架构。 </P>
      <TABLE>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD><IMG src="images/jcard_f6.gif"> </TD></TR>
        <TR>
          <TD>
            <CENTER>图5-1 Java Card之软体架构图</CENTER></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>在此软体架构中，最底层的OS and Native Functions 是负责低阶的处理工作，如同今日的作业系统。而在上面两层Java 
      Card Interpreter与Java Card APIs and Framework就是我们所谓的JCRE，主要负责执行Java Card 
      applets以及提供 applet执行所　要的环境。而 Industry Add-on Classes则是 service provider 
      所提供的classes，使得企业与公司能够提供属於自己的服务程式。 </P>
      <P>Java Card的最上层就是所谓的Java Card applets，就如图5-1所示，一个 Java Card可以执行多个Java 
      Card applets，但是要特别注意，Java Card 的执行环境并无支援Multi-thread，所以一次只能执行一个applet，并且 
      applet与applet之间也有firewall的阻隔。尽管如此，在Java Card的设计之中亦有让不同的 
      applets相互沟通的机制，我们只　要让applet implement javacard.framewor k.Shareable 
      interface就能够分享applet 的 resource。 </P>
      <P>因为受限於体积与 resource，所以 Java Card在执行环境上的支援是相当有限的，表5-1即 Java 
      Card执行环境的支援现况，其他详细内容请参考 references。 </P>
      <TABLE border=1>
        <CAPTION>表5-1 Java Card执行环境之支援</CAPTION>
        <TBODY>
        <TR>
          <TD>支援 </TD>
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