Modul 2: Smart Card Architekturen und Frameworks

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1 Modul 2: Card Architekturen und Frameworks M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 1 -Architekturszenario System-Ebene Client Internet/ TK EFTPoS- System (Electr. Fund Transfer at POS) WEB/TK - http XML Browser WAP - JDBC Datenbank- Treiber Rechner Leser WAP- Handy SIM UMTS USIM DB DB PKI M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 2 vgl. Frank Seliger, IBM 1

2 -Architekturszenario Hardware-/Software-Ebene verteilte Applikation Chipkarte Appl. APDUs Terminal Appl. Internet API Middleware Chipkarte BS Funktionen Treiber/ Middleware Services abstrakte Objekte für slot, ATR,... Rechner BS Hardware Chipkarten- Leser Terminal/ Rechner M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 3 Einordnung der beiden wichtigsten -Frameworks others Programmier- und Sprachumgebung Java C++ PC/SC Open Windows Netzcomp. Unix others Hardware und Betriebssystemplattform M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 4 2

3 PC/SC (Interoperability Specification for s and Personal Computer Systems) von PC/SC Workgroup: Bull CP8, Hewlett-Packard, IBM Corporation, Microsoft, Schlumberger, Siemens Nixdorf, Sun Microsystems, Gemplus, Toshiba and VeriFone. M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 5 Softwareprogramm in beliebiger Sprache, das auf eine Chipkarte zugreift Aufbau der Spezifikation von PS/SC Fachbereich Macht die Funktionalität Informatik einer für eine höhere Programmiersprache verfügbar Part 7 Part 6 Part 5 Part 3 Part 4 Part 2 Part 8 Service Provider Handler = PC/SC- Treiber vom - Hersteller geliefert Handler -Aware s Resource Manager Handler Resource Crypto Service Manager = Provider Komponente des Betriebssystems = Interface Device = Chipkartenleser Handler Part 1 = Integrated Circuit Card = Card Part 1: Introduction and Architecture Overview Part 2: Interface Requirements for Compatible IC Cards and Interface Devices Part 3: Requirements for PC- Connected Interface Devices Part 4: Design Considerations and Reference Design Information Part 5: Resource Manager Definition Part 6: Service Provider Interface Definition Part 7: Domain/ Design Considerations Part 8: Recommendation for Implementation of Security and Privacy Devices M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 6 3

4 -Subsystem Service Provider Response-APDU Command-APDU Protocol-Info Handler Komplexität Komplexität des des -Handler -Handler hängt hängt stark stark von von ab ab -Subsystem -Subsystem kann kann Zusatzfunktionen Zusatzfunktionen übernehmen: übernehmen: - - Sicherheits-Funktionen Sicherheits-Funktionen (isolated (isolated numeric numeric keypad, keypad, biometric biometric measurement) measurement) - - Mechanische Mechanische Funktionen Funktionen (Konfiszierung (Konfiszierung der der Karte) Karte) ISO/IEC Data Link Layer ISO/IEC Physical Layer IO Device Driver PS/2 Keyboard, RS-232C, USB interface, Parallel Port interfaces M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 7 Resource Manager Komponente des Betriebssystems. unterstützt kontrollierten Zugriff über die s auf alle s des Systems Registrierung der installierten s + Weitergabe der Infos an die Anwendung (inklusive Verwaltung von user-friendly names) Registrierung der s + Weitergabe der Infos an die Anwendung (inklusive Verwaltung von user-friendly names) Registrierung von Karten Einschub und Entnahme Alloziierung der Resourcen für die s bei Zugriff von mehreren Applikationen Unterstützung von Transaktionen über mehrere APDU-Kommandos (wird benötigt bei der Ausführung von Services, Problem hierbei " ist single threaded") eine objektorientierte system- und sprachunabhängige Definition der Resource Manager Schnittstelle (API): Sprachschema: Klassen, Eigenschaften, Methoden Referenz-Implementierung durch Microsoft M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 8 4

5 Service Provider ( Service Provider, Crypto Service Provider) Macht die Funktionalität einer für eine höhere Programmiersprache verfügbar (als shared library in einem End-User System) Die Service Provider laufen in der Benutzerumgebung (gleiche Zugriffsrechte wie aufrufende Applikation, kein Teil des Betriebssystems) unterschiedliche Formen der Anbindung eines Service Providers an Applikation (abhängig von Betriebssystem und Programmiersprache) Realisierung des SP als Client-lösung möglich (Beispiel: Implementierung eines Chipkartenservers) Zwei Betriebsarten einer Applikation: (1) Anbindung an den SP und warten bis Karte eingeschoben (2) Anfrage -Resource Manager, welche SPs zur Verfügung, dann Auswahl Anmeldung eines Service Providers an den -Resource Manager ist obligatorisch Vom Service Provider unterstütze Funktionen: (1) Filezugriff und management (2) Authentifizierungsfunktionen Vom Crypto Service Provider unterstützte Funktionen: Schlüsselerzeugung, Schlüsselmanagement, Hash, digitale Unterschrift, Verschlüsselung M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 9 Das OpenCard Framework (OCF) M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 10 5

6 Entwicklung einer Card Applikation ohne OCF Suche einer mit den gewünschten Eigenschaften Suche eines Terminals mit den gewünschten Eigenschaften Sicherstellung, dass und Terminal kompatibel sind Entwicklung der -internen und -externen Applikation mit Hilfe der Toolkits der Hersteller. Kennenlernen und Einarbeiten in die mitgelieferten Bibliotheken und hardwarespezifischen Besonderheiten. Interaktion Interaktionvon von folgenden folgendenbeteiligten: Card Card Provider Provider --Hersteller Herstellerder dercards Card Card Terminal Terminal Provider Provider --Hersteller Herstellerder derterminals Card Card Issuer Issuer --Herausgeber Herausgeberder dercards Cardsmit miteinsatzspezifischen einsatzspezifischenanpassungen Provider Provider --Hersteller Herstellerder derapplikation (-extern (-extern und und -intern) -intern) M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 11 OpenCard Consortium M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 12 6

7 Historisches 1997 Einführung Netzcomputer (erste Netzcomputer enthielten bereits leser und basierten auf Java) 1997 Erstes Meeting OCF Sept Okt Mai 1999 Jan Version 0.9 OCF auf Version 1.1 OCF (Performance und Code Size) Version Integration in die Standard-Browser (kein separates Applet) nötig Version 1.2: Multiapplikation-Unterstützung, Applikation- Management, Java Card support, Terminal-Locking, OCF for Embedded Systems (alle Systeme mit Chipkarten, z.b. PDAs) M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 13 Ziele/Vorteile OCF Vorteile für Anwendungs- und Dienste-Entwickler: Vendor Independence Asset Protection Support any Card Reader device, Support any Card Improved Time-To-Market Lower Development Costs Interoperability, Reusability, High-level features, Portablility Vorteile für Karten- und Terminalprovider Increased Clientèle Improved Competition Less Development Effort M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 14 7

8 OpenCard Framework Architecture Card Issuer AppMgmnt Card Scheduler Card CardId Reader Device OpenCard Framework Core M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 15 CT Events CT Events dynamische Konfiguration CT Events statische Konfiguration Channel M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 16 8

9 OpenCard Services Thread Thread Thread Card Card Card uses Scheduler Scheduler Channel M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 17 Channel PC/SC - OpenCard -Aware s Service Provider Crypto Service Provider Card Issuer Card AppMgmnt PC/SC Core Resource Manager Scheduler Card CardId Handler IF D Handler IF D Reader Device OpenCard Framework Core M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 18 9

10 Integration PC/SC in das OpenCard Framework package open.core.terminal package com.ibm.open.terminal.pcsc10 PCSC10 PCSC10 PCSC Resource Manager PC/SC M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 19 Card2Card-Payment-Scenarios TK, Internet Clearing Clearing Center Payment- Händler Web Payment Applet DB Web DB TK, Internet, GSM, UMTS TK, Internet, GSM, UMTS Kunde Handy, PC, Terminal Handy, PC, Terminal M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 20 10

11 Card2Card-Payment-Protokolleinbettungen OCF-Function Payment Browser Applet http: order Chipkarte Chipkarte OCF-Function Payment Servlet Web http: page mit applet APDU Chipkarten-Prot. APDU Chipkarten-Prot. Chipkarten-Prot. Payment-Protokoll Handels-Protokoll M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 21 Card2Card-Payment-Systemarchitektur DB-Zugriffsprotokoll Browser Handelsprotokoll DB Payment Applet Paymentprotokoll Payment Servlet Clearingprotokoll s OCF Leser Chipkartenprotokoll Chipkartenprotokoll s OCF Leser Clearing M. Leischner Chipkartensysteme II Folie 22 11