Карта Java - Java Card

Платформа Java редакции
Герцог (талисман Java) waving.svg

Карта Java относится к программной технологии, которая позволяет Ява -основанные приложения (апплеты ) для безопасной работы на смарт-карты и аналогичные устройства с малым объемом памяти.[1] Java Card - самая маленькая из платформ Java, предназначенная для встраиваемых устройств. Java Card дает пользователю возможность программировать устройства и настраивать их для конкретных приложений. Он широко используется в Банкомат открытки.[2] Первая карта Java Card была представлена ​​в 1996 году компанией Schlumberger карточное подразделение, которое позже слилось с Gemplus формировать Gemalto. Продукты Java Card основаны на спецификациях платформы Java Card Platform, разработанных Sun Microsystems (позже дочернее предприятие из Корпорация Oracle ). Многие продукты для карт Java также полагаются на спецификации GlobalPlatform для безопасного управления приложениями на карте (загрузка, установка, персонализация, удаление).

Основными целями разработки технологии Java Card являются портативность и безопасность.[3]

Портативность

Java Card направлена ​​на определение стандарта интеллектуальная карточка вычислительная среда, позволяющая одному и тому же апплету Java Card работать на разных смарт-картах, подобно тому, как апплет Java работает на разных компьютерах. Как и в Java, это достигается с помощью комбинации виртуальной машины (виртуальной машины Java Card) и четко определенной библиотеки времени выполнения, которая в значительной степени абстрагирует апплет от различий между смарт-картами. Переносимость по-прежнему снижается из-за проблем, связанных с объемом памяти, производительностью и поддержкой времени выполнения (например, для протоколов связи или криптографических алгоритмов).

Безопасность

Технология Java Card изначально была разработана с целью защиты конфиденциальной информации, хранящейся на смарт-карты. Безопасность определяется различными аспектами этой технологии:

Инкапсуляция данных
Данные хранятся в приложении, а приложения Java Card выполняются в изолированной среде (виртуальная машина Java Card), отдельно от базовой Операционная система и оборудование.
Брандмауэр апплета
В отличие от других виртуальных машин Java, виртуальная машина Java Card обычно управляет несколькими приложениями, каждое из которых контролирует конфиденциальные данные. Таким образом, различные приложения отделены друг от друга брандмауэром апплета, который ограничивает и проверяет доступ к элементам данных одного апплета к другому.
Криптография
Часто используемые алгоритмы с симметричным ключом, такие как DES, Тройной DES, AES, и алгоритмы асимметричного ключа, такие как ЮАР, криптография на основе эллиптических кривых поддерживаются, а также другие криптографические сервисы, такие как подписание, генерация ключей и обмен ключами.
Апплет
Апплет - это конечный автомат, который обрабатывает только входящие запросы команд и отвечает, отправляя данные или ответные слова состояния обратно на интерфейсное устройство.

Дизайн

На уровне языка Java Card является точным подмножеством Java: все языковые конструкции Java Card существуют в Java и ведут себя идентично. Это доходит до того, что как часть стандартного цикла сборки, программа Java Card компилируется в файл класса Java компилятором Java; файл класса обрабатывается инструментами, специфичными для платформы Java Card.

Однако многие функции языка Java не поддерживаются Java Card (в частности, типы char, double, float и long; преходящий квалификатор; перечисления; массивы более чем одного измерения; доработка; клонирование объекта; потоки). Кроме того, некоторые общие функции Java не предоставляются во время выполнения многими действительными смарт-картами (в частности, типом int, который является типом выражения Java по умолчанию; и сборка мусора объектов).

Байт-код

Байт-код Java Card, выполняемый виртуальной машиной Java Card, является функциональным подмножеством Байт-код Java 2 запускается стандартной виртуальной машиной Java, но с другой кодировкой для оптимизации размера. Таким образом, апплет Java Card обычно использует меньше байт-кода, чем гипотетический Java-апплет, полученный путем компиляции того же исходного кода Java. Это экономит память, что необходимо для устройств с ограниченными ресурсами, таких как смарт-карты. В качестве компромисса с дизайном нет поддержки некоторых функций языка Java (как упоминалось выше) и ограничений по размеру. Существуют методы преодоления ограничений по размеру, такие как разделение кода приложения на пакеты ниже 64KiB предел.

Библиотека и среда выполнения

Стандартная библиотека классов Java Card и поддержка среды выполнения сильно отличаются от библиотеки Java, а общее подмножество минимально. Например, класс Java Security Manager не поддерживается в Java Card, где политики безопасности реализуются виртуальной машиной Java Card; и переходные процессы (непостоянные, быстрые переменные RAM, которые могут быть членами класса) поддерживаются через библиотеку классов Java Card, в то время как они имеют поддержку собственного языка в Java.

Особенности

Среда выполнения и виртуальная машина Java Card также поддерживают функции, характерные для платформы Java Card:

Упорство
При использовании Java Card объекты по умолчанию хранятся в постоянной памяти (на смарт-картах ОЗУ очень мало, и она используется только для временных или чувствительных к безопасности объектов). Поэтому среда выполнения, а также байт-код были адаптированы для управления постоянными объектами.
Атомарность
Поскольку смарт-карты получают внешнее питание и полагаются на постоянную память, постоянные обновления должны быть атомарными. Таким образом, отдельные операции записи, выполняемые отдельными инструкциями байт-кода и методами API, гарантированно атомарны, а среда выполнения Java Card Runtime включает ограниченный механизм транзакций.
Изоляция апплета
Брандмауэр Java Card - это механизм, который изолирует различные апплеты, имеющиеся на карте, друг от друга. Он также включает механизм совместного использования, который позволяет апплету явно делать объект доступным для других апплетов.

Разработка

Методы кодирования, используемые в практической программе Java Card, значительно отличаются от тех, которые используются в программе Java. Тем не менее, эта Java Card использует точное подмножество языка Java, ускоряет процесс обучения и позволяет использовать среду Java для разработки и отладки программы Java Card (предостережение: даже если отладка происходит с помощью байт-кода Java, убедитесь, что файл класса соответствует ограничению языка Java Card, преобразовывая его в байт-код Java Card; и протестируйте на реальной смарт-карте Java Card на раннем этапе, чтобы получить представление о производительности); кроме того, можно запускать и отлаживать как код Java Card для приложения, которое будет встроено в смарт-карту, так и приложение Java, которое будет находиться на хосте с помощью смарт-карты, и все они будут работать совместно в одной среде.

Версии

Oracle выпустила несколько спецификаций платформы Java Card и предоставляет инструменты SDK для разработки приложений. Обычно поставщики смарт-карт реализуют только подмножество алгоритмов, указанных в целевой платформе Java Card, и единственный способ узнать, какая часть спецификации реализована, - это протестировать карту.[4]

  • Версия 3.1 (17.12.2018)[5]
    • Добавлена ​​настраиваемая поддержка генерации пар ключей, поддержка именованных эллиптических кривых, поддержка новых алгоритмов и операций, дополнительных режимов AES и китайских алгоритмов.
  • Версия 3.0.5 (03.06.2015)
    • Oracle SDK: Java Card Classic Development Kit 3.0.5u1 (03.06.2015)
    • Добавлена ​​поддержка модульного возведения в степень Диффи-Хеллмана, сохранения данных домена для ключей Диффи-Хеллмана, эллиптических кривых и ключей DSA, RSA-3072, SHA3, plain ECDSA, AES CMAC, AES CTR.
  • Версия 3.0.4 (06.08.2011)
    • Oracle SDK: Java Card Classic Development Kit 3.0.4 (06.11.2011)
    • Добавлена ​​поддержка DES MAC8 ISO9797.
  • Версия 3.0.1 (15.06.2009)
    • Oracle SDK: Java Card Development Kit 3.0.3 RR (11.11.2010)
    • Добавлена ​​поддержка SHA-224, SHA-2 для всех алгоритмов подписи.
  • Версия 2.2.2 (03.2006)
    • Oracle SDK: Java Card Development Kit 2.2.2 (03.2006)
    • Добавлена ​​поддержка SHA-256, SHA-384, SHA-512, ISO9796-2, HMAC, корейский SEED MAC NOPAD, корейский SEED NOPAD.
  • Версия 2.2.1 (10.2003)
    • Oracle SDK: Java Card Development Kit 2.2.1 (10.2003)
  • Версия 2.2 (11.2002)
    • Добавлена ​​поддержка инкапсуляции ключей криптографии AES, алгоритмов CRC, инкапсуляции ключей криптографии эллиптических кривых, обмена ключами Диффи-Хеллмана с использованием ECC, ключей ECC для двоичных полиномиальных кривых и простых целочисленных кривых, AES, ECC и RSA с переменной длиной ключа.
  • Версия 2.1.1 (18.05.2000)
    • Oracle SDK: Java Card Development Kit 2.1.2 (05.04.2001)
    • Добавлена ​​поддержка RSA без заполнения.
  • Версия 2.1 (07.06.1999)

Карта Java 3.0

Версия 3.0 спецификации Java Card (проект выпущен в марте 2008 г.) разделена на две редакции: Классическое издание и Connected Edition.[6]

  • В Классическое издание (в настоящее время версия 3.0.5 выпущена в июне 2015 года) представляет собой эволюцию платформы Java Card Platform версии 2 (последняя версия 2.2.2 была выпущена в марте 2006 года), которая поддерживает традиционные апплеты карт на устройствах с ограниченными ресурсами, таких как смарт-карты. . Старые апплеты обычно совместимы с новыми устройствами Classic Edition, а апплеты для этих новых устройств могут быть совместимы со старыми устройствами, если не относятся к новым функциям библиотеки. Смарт-карты, реализующие Java Card Classic Edition, были сертифицированы по безопасности несколькими поставщиками и коммерчески доступны.
  • В Connected Edition (в настоящее время версия 3.0.2 выпущена в декабре 2009 г.) стремится предоставить новую виртуальную машину и улучшенную среду выполнения с сетевыми функциями. Приложения могут быть разработаны как классические карточные апплеты по запросу APDU команды или как сервлеты, используя HTTP для поддержки сетевых схем связи (HTML, ОТДЫХ, МЫЛО ...) с картой. Среда выполнения использует подмножество 6-байтового кода Java (1.) без плавающей точки; он поддерживает изменчивые объекты (вывоз мусора ), многопоточность, средства связи между приложениями, упорство, сделки, средства управления картами ... По состоянию на 2017 год коммерчески доступные смарт-карты мало применялись, поэтому упоминание Java Card (в том числе на текущей странице Википедии) часто неявно исключает Connected Edition.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чен, З. (2000). Технология Java Card для смарт-карт: Руководство по архитектуре и программированию. Серия Java Addison-Wesley. Эддисон-Уэсли. ISBN  978-0-201-70329-0. Получено 9 апреля 2019.
  2. ^ Oracle Learning Library (30 января 2013 г.), Разработка приложений Java Card, получено 2019-04-18
  3. ^ Ахмед Патель; Кенан Калайджич; Лале Голафшан; Мона Тагави (2011). «Разработка и внедрение инфраструктуры аутентификации с нулевым разглашением для Java Card». 5 (3). IGI: 1–18. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  4. ^ «JCAlgTest - база данных поддерживаемых алгоритмов JavaCard». Получено 27 января 2016.
  5. ^ Понсини, Николас. «Представление Java Card 3.1: новые криптографические расширения». blogs.oracle.com. Получено 2019-04-18.
  6. ^ Самойлов, Н. (2018). Введение в программирование: научитесь программировать на Java со структурами данных, алгоритмами и логикой.. Packt Publishing. п. 13. ISBN  978-1-78883-416-2. Получено 9 апреля 2019.

внешняя ссылка