Java Card 小程序、安全数据传输和安全通道

Question

我想编写我的小程序，使其 APDU 命令和状态字在我的卡和读卡器之间的传输通道中不清晰。我的意思是我不想将 APDU 命令和响应以纯文本形式发送给第三方。

我想我有两个选择：

1. 在卡上选择我的小程序后，对于所有其他命令，对 APDU 命令的数据部分执行加密功能，然后在卡上对其进行解密，然后对其进行分析。请注意，我无法使用此方法对整个命令进行加密，因为结果可能与另一个 SELECT APDU 命令冲突，并且卡的 SD 错误地将其识别为 SELECT 命令。对吗？

它的图表：

1. 使用 SD 安全通道：据我所知，安全通道意味着：整个 APDU 命令 和响应 以加密形式传输（即它们在源（安全域/读卡器）中加密并在目标（安全域/读卡器）中解密。对吗？据我所知，SD 在此机制中执行加密方法角色以及之间的通信我的小程序和 SD 很简单（下图），对吧？

它的图表：

还有其他方法吗？

看来第一种方案还不够好，因为：

1. 我必须自己实现！ :)
2. 我们无法对第三方隐藏命令和响应的所有部分。（我们只能隐藏数据）

我说的对吗？

现在，假设我想确保我的小程序仅适用于使用安全通道传输的 APDU 命令。我想我又有两个选择：

1. 将卡置于SECURED 状态。由于在这种状态下用户无法使用纯文本 APDU 命令与卡进行通信（对吗？），因此他必须使用安全通道将命令发送到我的小程序。正确的？如果不正确，是否有任何方法可以强制 SD 仅使用 Secure Channel？

2. 将卡保持在它的任何生命周期中（例如 OP_READY），但是，在收到任何 APDU 命令时，检查 CLA 部分以查看它是否是安全的传送与否！ （有可能吗？来自安全通道的 APDU 命令的CLA 部分和其他命令有什么区别吗？我说的对吗？）

还有其他方法吗？

最后是主要问题：

如何使用 SD 与我的小程序进行安全通信？由于我认为我必须使用 GlobalPlatform 类（我是吗？），所以我查看了它的 API-s。我在一个名为org.globalplatform.GPSystem 的包中找到了一个名为getSecureChannel 的方法。我的方式正确吗？我必须使用这种方法吗？

我知道这可能太长无法回答，但我相信它不仅为我，也为其他未来的观众澄清了很多问题。

我很感激任何机构为我阐明了这个问题。

还有一个示例小程序更值得一看。

Answer 1

不用担心通过小程序进行的安全通道通信。如果您在小程序中使用 Global Platform API，这非常简单。

您不需要考虑很多问题，只需尝试编写一个安全通道小程序，它将按照命令数据中定义的安全级别处理您的小程序。

参考 GP 安全通道 API： http://www.win.tue.nl/pinpasjc/docs/apis/gp22/

并且您应该将卡保持在 SECURED 状态。

这是安全通道 scp02 的示例小程序：

package secureChannel;

import javacard.framework.APDU;
import javacard.framework.Applet;
import javacard.framework.ISO7816;
import javacard.framework.ISOException;

import org.globalplatform.GPSystem;
import org.globalplatform.SecureChannel;

public class Scp02 extends Applet
{
    final static byte INIT_UPDATE       = (byte) 0x50;

    final static byte EXT_AUTHENTICATE  = (byte) 0x82;

    final static byte STORE_DATA        = (byte) 0xE2;

    public static void install(byte[] bArray, short sOffset, byte bLength)
    {
        new Scp02().register(bArray, sOffset, bLength);
    }

    public void process(APDU apdu) throws ISOException
    { 
        SecureChannel sc = GPSystem.getSecureChannel();

        byte[] buffer = apdu.getBuffer();

        short inlength = 0;

        switch (ISO7816.OFFSET_INS)
        {
            case INIT_UPDATE:
            case EXT_AUTHENTICATE:
                inlength = apdu.setIncomingAndReceive();
                sc.processSecurity(apdu);
            break;

            case STORE_DATA:
                //Receive command data
                inlength = apdu.setIncomingAndReceive();
                inlength = sc.unwrap(buffer, (short) 0, inlength);

                apdu.setOutgoingAndSend((short)0, inlength);

                //Process data
                break;
        }
    }
}

Answer 2

我会按顺序回答：

1. 是的，对于 ISO/IEC 7816-4，只有数据部分是加密的。标头仅受身份验证标记保护。
2. 不，全球平台安全通道也只是（可选地）加密数据。不过，完整性在于标头和命令数据。
3. 不，安全状态仅适用于全球平台，您必须使用卡上 GP API 自行编程。 GP API 具有执行身份验证、请求安全通道和检索当前状态的访问方法。
4. 正确，CLA 字节确定 APDU 是否加密（但不是如何加密）。如果 CLA 的第一位为零，那么您的安全通道必须符合 ISO/IEC 7816-4。

Answer 3

为了便于 Google 搜索，Anurag Bajpai 的代码在不进行轻微修改的情况下无法运行，因为如 GP 安全通道 API 中所述，小程序应输出最终响应数据：

如果存在响应数据，该数据将被放置在偏移量 ISO7816.OFFSET_CDATA 的 APDU 缓冲区中。返回值表示长度，必要时小程序负责输出此数据。

因此，更正后的代码是：

package secureChannel;

import javacard.framework.APDU;
import javacard.framework.Applet;
import javacard.framework.ISO7816;
import javacard.framework.ISOException;
import org.globalplatform.GPSystem;
import org.globalplatform.SecureChannel;


public class Scp02 extends Applet
{
    final static byte INIT_UPDATE       = (byte) 0x50;

    final static byte EXT_AUTHENTICATE  = (byte) 0x82;

    final static byte STORE_DATA        = (byte) 0xE2;

    public static void install(byte[] bArray, short sOffset, byte bLength)
    {
        new Scp02().register(bArray, sOffset, bLength);
    }

    public void process(APDU apdu) throws ISOException
    { 
        SecureChannel sc = GPSystem.getSecureChannel();

        byte[] buffer = apdu.getBuffer();

        short inlength = 0;

        switch (ISO7816.OFFSET_INS)
        {
            case INIT_UPDATE:
            case EXT_AUTHENTICATE:
                inlength = apdu.setIncomingAndReceive();
                short respLen = sc.processSecurity(apdu);
                apdu.setOutgoingAndSend(ISO7816.OFFSET_CDATA, respLen);
            break;

            case STORE_DATA:
                //Receive command data
                inlength = apdu.setIncomingAndReceive();
                inlength = sc.unwrap(buffer, (short) 0, inlength);

                apdu.setOutgoingAndSend((short)0, inlength);

                //Process data
            break;
    }
}

}

Answer 4

请注意，在调用sc.processSecurity(apdu)之前调用apdu.setIncomingAndReceive()是不正确的，因为processSecurity()“负责接收被识别的命令的数据字段”。