قسمت قبلی: ابزارهای مورد نیازقسمت قبلی: ابزارهای مورد نیاز
در پست قبلی اشاره کردیم که انتخاب ابزار کار مورد نیاز (Eclipse یا Netbeans) ارتباط نزدیکی با نسخهی جاواکارت مد نظر ما برای برنامهنویسی دارد. در این پست، علت ایجاد نسخههای مختلف جاواکارت را بیان کرده و تفاوت های آنها را به صورت مختصر با یکدیگر بررسی میکنیم.
نسخههای جاواکارت:
همانطور که پیشتر اشاره شد، مستندات استاندارد JavaCard در دههی 1990 میلادی توسط موسسهی Sun [که بعدها به Oracle واگذار شد] برای سهولت برنامهنویسی کارت های هوشمند و همچنین ایجاد قابلیت Portability (نصب اپلت نوشت شده برای کارت های تولید سازندهی A، روی کارتهای تولید شده توسط سازندهی B، بدون ایجاد تغییر و مواجه شدن با خطا) ارائه شد. در آن زمان، موسسهی Sun/Oracle برای این که بتوانند یک استاندارد قابل پیادهسازی ارائه دهند، باید توانایی مدارات الکترونیکی آن زمان را در نظر میگرفتند و با توجه به آن، قابلیت های ضروری را در استاندارد خود قرار میدادند. پس از گذشت چند سال از ارائهی نسخهی اولیهی استاندارد JavaCard، با پیشرفت علم الکترونیک، توانایی بردهای الکترونیکی از قبیل ظرفیت حافظههای مختلف مانا و گذرا در همان مقیاس قبلی، و توانایی پردازنده برای انجام پردازش در همان زمان قبلی، افزایش چشم گیری یافت و با توجه به آن، استانداردهای Javacard 2.1.1، Javacard 2.1.2، Javacard 2.2.1 و در نهایت Javacard 2.2.2 در پی یکدیگر با حفظ کلیّت استاندارد نسخهی قبلی و صرفا با افزودن یک سری قابلیت و توانایی جدید نسبت به نسخهی پیشین خود، ارائه شدند (مثلا الگوریتمهای رمزنگاری قویتر اضافه شدند). تا اینجای کار، نفس ارتباط بین کارت و کارتخوان در تمام نسخهها یکسان بود، یعنی دستورات در رشتههایی از اعداد هگزادسیمال به نام APDU Command به یک اپلت روی کارت ارسال میشدند و در پاسخ هم یک رشته از اعداد هگزادسیمال تحت عنوان APDU Response از اپلت به کاربر باز میگشت.
اما، در سالهای اخیر با توجه به رشد بیشتر تواناییهای قطعات الکترونیکی، Oracle تصمیم گرفت که این روندِ استانداردهای اپلت محورِ خود را ]که ارتباط با آنها مستلزم فهمیدن عناصری به نام APDU Command و APDU Response است[ به گونه ای جدید تغییر دهد که قابل فهم تر و مرسوم تر باشد. جایگزینی که برای شیوهی ارتباطی قبلی ارائه شد، پَکِتهای HTTP/HTTPS بودند؛ یعنی Oracle تصمیم گرفت استانداردی معرفی کند که کارتهای منطبق با آن، عملا به یک WebServer تبدیل شوند و از طریق پکتهای HTTP/HTTPS با دنیای خارج ارتباط برقرار کنند. از آنجا که این نسخه از استانداردها با نسخههای پیشین تفاوت چشمگیری داشتند، شماره گذاری آنها را از 3.0.1 آغاز کرد و اولین نسخهی آن را Javacard Platform 3.0.1 Connected Edition نامید.
اما Connected Edition به چه معناست؟
پاسخ: از آنجا قرار بر این نبود که با ظهور این نوع کارتهای جدید، Oracle روند توسعهی استاندارد کارتهای قبلی را تعطیل کند، پس تصمیم گرفت که برای هر دو نوع کارت استانداردهای جداگانهای به صورت موازی توسعه دهد و ارائه کند؛ و برای این که بتوان آنها را از هم تشخیص داد، دو واژه ی Connected Edition و Classic Edition را استفاده کرد. Connected Edition استاندارد مربوط به کارتهایی است که قابلیت تبدیل شدن به Web Server و ارتباط HTTP/HTTPS را دارند و Classic Edition استاندارد کارتهایی است که در ادامهی روند توسعه ی استاندارد Javacard 2.2.2 ارائه شده اند.
لازم به ذکر است که استانداردهای مختلف جاواکارت Backward Compatible هستند. بدین معنا که، اپلت هایی که برای یک نسخه نوشته شده اند، روی کارتهای همان نسخه و نسخههای بالاتر نصب میشوند.
اصطلاحات این حوزه:
ATR یا Answer To Reset:
در بخش استانداردها گفتیم که ویژگیهای الکتریکی خط ارتباطی کارتهای تماسی و کارتخوان مربوطه در جلد سومِ استاندارد ISO/IEC 7816 تعریف شده اند. این استاندارد برای تولیدکنندگان کارتهای هوشمند آزادی عمل زیادی در نظر گرفته است. به عنوان مثال، سه سطح ولتاژ مختلف 1.8 ولت، 3 ولت و 5 ولت را به عنوان ولتاژهای معتبر کارکردی کارت در نظر گرفته است و به تولید کننده اجازه داده است که یکی از این موارد یا یک زیرمجموعه از آن را برای کارت خود استفاده کند. همچنین به سازنده اجازه داده است که پروتکل ارتباطی را T=0 یا T=1 یا هر دو انتخاب کند و قسّ علی هذا! در مقابل هنگام آغاز ارتباط کارتخوان و کارت، کارت باید به نحوی کارتخوان را از این انتخابهای خود آگاه کند. آنچه که این اطلاعات را در بر دارد ATR نامیده میشود. و عملکرد آن به این صورت است که بلافاصله پس از اتصال کارت به کارتخوان (به عبارت دیگر، بلافاصله پس از اتصال خطوط تغذیهی کارت) یک رشته از اعداد که حاوی این اطلاعات است، از کارت به کارتخوان ارسال میشود. لازم به ذکر است که ارسال ATR از کارت به کارتخوان میتواند با خروج و ورود کارت از/به کارتخوان انجام شود که در این صورت Cold Reset ATR نامیده میشود و یا میتواند با ارسال دستور RESET از رایانه به کارتخوان انجام شود که در این صورت Warm Reset ATR نامیده میشود. مقادیر این دو ATR میتواند یکسان و یا متفاوت از باشد. هر چند که ATR یک جزء اجباری برای کارت است که باید حتما توسط سازنده به فرمت خاصی پیاده سازی شود، اما یک بخش Optional در آن وجود دارد که Historical Bytes نامیده میشود. سازنده میتواند در این بخش اطلاعاتی از خود یا کارت به صورت دلخواه قرار دهد.
ATS یا Answer To Reset:
تقریبا مشابه ATR است، با این تفاوت که خاصِ کارتهای غیر تماسی است و در استاندارد ISO/IEC 14443 فرمت و مقادیر آن تعریف شده است.
SD یا Security Domain و CM یا Card Manager:
همانطور که پیشتر در بخش ساده سازی ذکر کرده بودیم، کارتهای هوشمند، در هنگام تولید در کارخانه، به صورت پیشفرض همراه با یک اپلت نصب شده ارائه میشوند و این اپلت مسئولیت کارهای مدیریتی کارت از قبیل احراز هویت، نصب و حذف اپلتهای دیگر، تغییر کلیدهای امنیتی کارت، حفظ امنیت کارت و ... را به عهده دارد. اپلت مذکور در بعضی موارد SD و در بعضی موارد CM نامیده میشود.
AID یا Application Identifier:
همانطور که فایلها و دایرکتوری های روی کامپیوتر دارای یک نام هستند که متشکل از حروف و اعداد و کاراکترهای خاص است، اپلتها و پکیجهای روی کارت هم دارای یک نام میباشند که تنها شامل اعداد است. طول این عدد باید بین 5 تا 16 بایت باشد. یعنی این که ما برای پکیج یک AID پنج تا شانزده بایتی و برای هرکدام از اپلت یا اپلتهای درون آن نیز یک AID پنج تا شانزده بایتی خواهیم داشت. (همهی اپلتهایی که مینویسیم و روی کارت بارگذاری و نصب میکنیم، درون یک پکیج خاص آن اپلت قرار میگیرند- بعدها این موضوع روشن تر خواهد شد). لازم به ذکر است که نام همهی پکیجها و اپلتهای روی یک کارت باید منحصر به فرد باشد. همچنین بد نیست بدانیم که چنانچه یک برنامه نویس/شرکت بخواهد اپلتهایی بنویسد که به صورت بین المللی استفاده شوند، باید در مورد AID پکیجها و اپلتهایش قوانینی را رعایت کند که با پکیجها و اپلتهای دیگر شرکتها تداخل نداشت باشند (دارای AID یکسان نباشند). قوانین مزبور به این صورت است که توسط سازمان ISO یک رشتهی 5 بایتی منحصربفرد به آن شرکت اختصاص داده میشود و این شرکت موظف است که AID پکیجها و اپلتهای خود را با این 5 بایت آغاز کند.
RID یا Registered application provider Identifier و PIX یا Proprietary Identifier eXtention:
گفتیم که هر اپلت یا پکیج روی کارت دارای یک شناسهی حداقل 5 بایتی و حداکثر 16 بایتی منحصربفرد است. و گفتیم چنانچه شرکتی بخواهد یک اپلت با استفادهی بین المللی بنویسد، باید از سازمان ISO یک رشتهی 5 بایتی منحصر به خود درخواست کند. آن حداقل 5 بایت ابتدای AID که همین 5 بایت دریافتی از ISO است را RID و آن 11 بایت Optional را PIX مینامند. بنابراین:
AID = RID [+ PIX ]
* از آنجا که ما [فعلا] برنامهای برای نوشتن اپلتهای جهانی نداریم، در اپلتهای خود، AID را کاملا دلخواه انتخاب خواهیم کرد.
APDU یا Application Protocol Data Unit:
در یک شبکهی کامپیوتر، داده ها برای انتقال از یک رایانه به یک رایانهی دیگر، با فرمت خاصی، در بسته هایی با نام Packet و سپس Frame قرار میگیرند و ارسال میشوند. در ارتباط بین یک کارت و کارتخوان هم دستوراتی/دادههایی که از کارتخوان به کارت ارسال میشوند و همچنین پاسخها/دادههایی که از کارت به کارتخوان ارسال میشوند، با فرمت مخصوصی در بستههایی با عنوان APDU تبادل میشوند. آنچه از کارتخوان به کارت ارسال میشود APDU Command و آنچه از کارت به کارتخوان ارسال میشود APDU Response نامیده میشود. APDU Command با توجه به آنچه که قرار است در بر داشته باشد به چهار نوع مختلف تقسیم بندی میشود که Case 1 تا Case 4 نامگذاری شده اند. APDU Response هم شامل یک بخش اجباری دو بایتی به نام Status Word و یک بخش Data با طول نامحدود است. در پستهای بعدی به صورت جزئی تر با این ساختار آشنا خواهیم شد.
قسمت بعدی: کدنویسی JavaCard در محیط Netbeans
داره بارون میاد ...