CN101383994B - 一种apdu命令的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种APDU命令的数据处理方法，包括：在智能卡内建立专用透明文件作为数据交换文件；智能卡识别并根据收到的封装后的APDU命令转向对所述数据交换文件进行操作。这种数据处理方法，通过数据交换文件能够利用标准APDU指令直接与智能卡交换大容量数据，进一步，结合内存交换方式可以避免分块传输对同一数据交换文件的多次重复读写，从而提高数据传输效率和智能卡存储器物理寿命。

Description

一种APDU命令的数据处理方法

技术领域

本发明涉及智能卡应用，具体涉及一种APDU命令的数据处理方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展和广泛应用，移动运营商已经从提供单纯的语音服务逐步转变为综合无线数据业务的提供商。只有提供更优质、更具吸引力的数据业务才能保持其高的ARPU增长。目前，在用户终端侧部署移动增值业务/应用有两种典型的方式：基于移动终端开发应用和基于智能卡开发应用。其中后者由于可以为运营商所监管，因此，得到了运营商的广泛关注和支持。但是，由于受到包括智能卡的处理能力、通信手段和容量在内的诸多技术条件的限制，导致目前基于智能卡开发的应用只能提供功能简单、模式单一的服务，典型的如SIM卡应用工具箱(SAT，SIMApplicationToolkit，或简称STK)只能提供纯文字菜单式的显示，无法开展和引入更多媒体化和网络化的应用。给这种业务发展带来了极大的障碍。

针对这种情况，已经出现多种具有超大容量的新型智能卡，其容量通常以兆字节为单位计，远大于目前市面上的普通智能卡(最大容量为128k字节)。随着智能卡容量的增大、存储和计算能力的增强，使得基于智能卡开发和部署新应用成为可能。但其前提是，必须使应用执行过程中可以在终端和智能卡之间实现各种类型数据的传输。

目前，移动通信终端与智能卡之间的通信完全遵循ISO/IEC7816以及移动通信的相关协议，其中数据传输符合ISO/IEC7816-4和GSM11.11的约定。这些协议限定了移动通信终端与智能卡之间只能通过标准APDU指令进行各种命令和数据的交换，同时限定每条APDU指令能够传输的数据不能超过255个字节。但对于上面提到的基于大容量智能卡的各项新的移动增值业务/应用而言，其在数据传输量和对文件系统的访问方式上都可能超出标准的约定。本发明申请人先期提出的中国发明专利申请“一种移动终端与智能卡之间的大容量数据交换方法”，采用APDU命令封装来进行分块传输大容量数据，这种方法在标准APDU命令的数据体部分封装了专用的协议令牌，以定义与标准APDU指令相区分的应用操作类型、数据结构以及其他属性数据。并采用多次传输的方式实现移动终端与智能卡之间的大数据量传输。

但是，根据ISO/IEC7816-4和GSM11.11的规定，标准APDU命令对文件的操作具有自己明确的含义，在对现有通信协议进行重新封装后，如果不对其进行特殊处理，这种封装后的命令将会导致对标准的智能卡文件系统的操作和改写，并进而影响到系统正常功能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种APDU命令的数据处理方法，能够利用标准APDU指令直接与智能卡交换大容量数据，进一步，可以避免分块传输对同一数据交换文件的多次重复读写，从而提高数据传输效率和智能卡存储器物理寿命。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种APDU命令的数据处理方法，包括以下步骤：

1)在智能卡内建立专用透明文件作为数据交换文件；

2)智能卡识别并根据收到的封装后的APDU命令转向对所述数据交换文件进行操作。

按照本发明的数据处理方法，采用移动通信协议中的标准文件名作为所述数据交换文件名。利用标准文件的文件名作为识别标识，实际的读写操作是对智能卡上的所述透明文件进行操作，不对真实的标准文件进行操作。

按照本发明提供的数据处理方法，所述封装后的APDU命令是在数据体中封装自定义数据的APDU命令。

按照本发明提供的数据处理方法，所述自定义数据包括协议令牌单元、长度单元、操作码单元和传输数据单元。

按照本发明提供的数据处理方法，所述步骤2)中识别是通过该APDU命令是否对所述数据交换文件名的文件操作并且所述协议令牌单元是否为规定值进行判断。

按照本发明提供的数据处理方法，该处理方法还包括智能卡识别并根据收到的原标准APDU命令进行常规处理。

按照本发明提供的数据处理方法，所述封装后的APDU命令和APDU命令响应用于在移动终端和智能卡之间分块传输数据，所述步骤2)还包括在所述数据传输前为数据交换文件申请内存和动态分配内存，在所述量数据传输完成后释放内存；所述内存包括用于存放终端向智能卡内传输数据的一段和终端从智能卡内读取数据的一段，所述智能卡位于所述终端内。

按照本发明提供的数据处理方法，所述申请内存包括智能卡通过返回特定字节状态字通知终端内存不足以及移动终端对应出错处理流程，所述智能卡位于所述终端内。

按照本发明提供的数据处理方法，所述出错处理流程可以是重试或退出。按照本发明提供的数据处理方法，所述智能卡可以是大容量SIM卡、UIM卡、PIM卡或USIM卡。

按照本发明提供的数据处理方法，所述APDU命令是更新二进制UPDATEBINARYAPDU命令和读二进制READBINARYAPDU命令。

本发明提供的APDU命令的数据处理方法，可以得到如下明显的效果：

1)移动通信终端在无需进行硬件改动的情况下，利用目前通用的通信协议就可以与智能卡之间实现大数据量传输，以实现各种基于智能卡的应用；

2)使得移动通信终端可以基于标准APDU命令和文件系统来进行数据传输，从而解决不同移动通信终端间的兼容性问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为本发明实施例系统工作原理图；

图2为本发明中移动通信终端向智能卡中发送数据流程图；

图3为本发明中移动通信终端从智能卡中读取数据流程图。

具体实施方式

首先，说明本发明数据处理方法关键：

(一)专用透明文件

本发明所述标准APDU命令包括对移动通讯终端(简称终端)上层应用开放的更新二进制UPDATEBINARYAPDU命令及其响应和读二进制READBINARYAPDU命令及其响应；所述更新二进制UPDATEBINARYAPDU命令和读二进制READBINARYAPDU命令响应携带被传输数据。

上述标准APDU命令，均是对文件的操作，其本身具有特定的含义，即使利用其数据体对协议重新封装，当智能卡收到这样封装后的命令，如果不作特殊的操作和处理，智能卡依然会按ISO/IEC7816-4和GSM11.11的规定进行操作，从而改写标准的智能卡文件系统。为了不影响系统的正常功能，本发明提供的数据处理方法在SIM卡内建立两个专用透明文件用于数据交换。一个用于终端向SIM卡内传输数据，一个用于终端从SIM卡内读取数据。当SIM卡收到封装后的APDU指令时，系统将转向对建立在SIM卡内的专用数据交换文件进行操作，这样就避免与标准APDU本身的含义发生冲突。

(二)内存交换

当传输数据较大并且传输频率高时，每次传输数据都会对同一数据交换文件重复读写，很容易造成Flash类存储器件的物理损坏，同时读写文件的操作效率较低。本发明提出采用内存交换的方式进行数据处理，即在每次数据传输开始的时候都为两个数据交换文件分别动态地分配两段专用的内存空间，分别用于存放终端向智能卡内传输的数据和终端从智能卡内读取的数据。当完成一次完整的数据传输后释放内存。

受智能卡内存大小的限制，按照本发明提出的内存交换方法，在数据传输过程中有可能因内存不足而出现申请不到内存空间的情况。本发明采用返回特殊字节状态字的方式来通知移动通信终端，移动通信终端可以根据不同业务的具体情况来执行相应的出错处理流程，例如是重试，还是退出该次大容量数据传输。

其次，以采用WindowsMobile操作系统的智能移动通信终端和大容量SIM卡作为实例对本发明数据处理方法进一步进行说明：

(一)WindowsMobile系统支持ISO/IEC7816-4和GSM11.11规定的多种基本文件结构，但除了透明文件外，其它几类文件的数据结构均具有一定含义，不方便传输自定义的数据结构，不具有通用性。因此，本发明采用读/写/更新透明文件的方式作为数据传输的通道。

WindowsMobile系统中对上述透明文件的读写是通过SimReadRecord和SimWriteRecord两个函数来完成。由于这两个函数与上述的标准READBINARYAPDU和UPDATEBINARYAPDU命令一一对应，因此，为简明起见，下面仍以GSM协议中的APDU命令为例进行说明。

ISO/IEC7816-4是主从结构、命令响应式的协议。APDU分为命令APDU和响应APDU两类。由主机端向智能卡发出命令APDU；智能卡接受命令APDU后，执行命令并返回响应APDU。在GSM应用中，对ISO/IEC7816-4的命令APDU格式进行了精简，其命令APDU的格式如下：

命令头为命令的编码；数据体Data为所需传输的数据。命令APDU命令头中的各字节的含义为：

CLA：指令类别，GSM11.11规定，0×A0用于GSM应用；

INS：指令代码；

P1、P2：指令的参数，P1、P2的含义和具体指令相关；

P3表示指令中送给SIM卡的数据长度，或是表示等待从卡响应的数据最大长度。

响应APDU由可变长度的数据体(可选的)和2字节尾部(必备的)组成，如下所示：

其中，Data是接收设备(如智能卡)接收命令APDU并进行处理后送回发送设备(如接口设备)的数据。尾部SW1和SW2为状态代码，各一个字节，指示命令执行的结果正确与否。

(二)当移动通信终端需要与智能卡进行上述的大容量数据传输时，利用命令封装的方法，首先将这一APDU指令的数据体封装成特定数据结构的字节流。考虑到不同移动终端间的兼容性和一致性，本发明实施例选择GSM11.11协议中的标准文件2FE2作为数据传输的入口，进一步为了避免与协议规定的文件及其操作方式发生冲突，不影响标准文件本身的功能，采用虚拟映射的方式，即利用标准文件的文件名2FE2作为数据交换文件名，作为识别标识，实际的读写操作则在智能卡内部建立的专用透明文件上进行操作，不对真实的标准文件进行操作。

对该文件操作的标准APDU指令格式如下所示：

封装后的APDU指令格式如下所示：

其中，第1、2字节Z1、Z2为协议令牌(如0×9C0×FF)；第3、4字节XX、YY表示后续数据总的字节数；第5字节AA代表当前应用的操作码(如0A表示应用1)。命令的封装不在本发明内容之内，此处不予详细说明。

可以看出经过封装的APDU在数据体部分与标准的APDU在形式上没有差异，但是在语义上却有明显区别，形式上的一致性保证了本发明了在不同移动终端以及智能卡间的兼容性，而语义上的区别则便于智能卡端区分标准的APDU指令和经过我们的协议扩展封装后的APDU指令。

(三)在智能卡端，当接收到来自上位机(终端)的一条APDU指令的时候，要首先根据协议令牌判断此命令是标准APDU指令还是本发明上述的封装后APDU指令。如果是未经封装的标准APDU命令，则转入GSM11.11或GSM11.14协议处理模块处理；如果是判断是经过封装的APDU命令，则转入本发明提出之方法进行数据的处理。

①当移动通信终端向智能卡写入数据时，如果是第一次进行数据传输，智能卡首先根据上述经封装后的APDU的数据体中第3、4字节计算出应用本次将要传输的数据总长度(非当前APDU指令所传输的数据)，并根据数据长度申请相应容量的输入内存空间用于存放将要接收到所有的数据；如果不是第一次传输，则直接将接收到的数据存到已经申请的输入内存空间中的合适位置，数据传输流程见附图2。智能卡在判断接收完所有的数据之后转入具体的应用执行程序，同时释放输入内存空间。应用执行完成后如需返回结果，则将结果数据封装成约定结构的字节流，并申请一段输出内存空间用于存放返回数据并等待移动通信终端读取。

②当移动通信终端从智能卡读数据时，如果所要读取的数据长度超过一条APDU可以传送的最大数据长度时，也将采用多次连续读取的方式来实现。在第一次读取时，由于移动通信终端无法获知智能卡所要传输的数据长度，因此，可以按最大长度(如0×FF)进行读取，然后再根据返回的数据计算出需要读取的总长度，如果需要多次读取，则循环读取出所有数据，然后转向具体业务进行分析处理，数据传输流程见附图3。

至此，本实施例中移动终端与智能卡间一次完整的数据传输结束，整个系统的工作原理见附图1，包括封装数据、终端循环发送、SIM卡接收、封装后APDU命令数据处理、具体应用执行、SIM卡循环发送、终端读取和处理，其中带斜线方框内的“封装后APDU命令数据处理”步骤为本发明。

由于大容量的数据传输需要利用多次APDU来完成，同时每次传输的数据量也较大。因此，为了保证数据的完整性以及可靠性，可以加入数据校验机制。采用的校验方法可以有两种，一种是对每条APDU命令所传输的数据均进行校验，采用这种方法每传输一次就校验一次，当发现数据校验出错时，发送端重发本次APDU命令；另一种是对多块数据进行组合校验的方法，即每发送n(n＞1)条APDU命令，传输n块数据后，再统一对这n块数据进行校验，当校验发现数据错误时，则重传n块数据。这样，多块数据的传输过程中只需做一次校验。当n为所有要传输的数据块时，只需在传输完毕后对所有的数据进行一次校验，但是校验一旦发现数据错误，则需要重传所有的数据块。

受智能卡内存空间的限制，在大容量数据传输过程中有可能出现因内存不足而申请不到内存空间的情况。本发明实施例采用标准APDU命令返回特殊字节状态字SW1、SW2来进行标识。当内存申请失败时，该APDU状态字不返回GSM11.11中规定的字符如9000，而是返回9B01，终端在收到这个特殊的状态字后可以根据不同业务/应用的具体情况来决定采取何种出错处理机制，是重试，还是退出本次数据传输进程。

Claims (6)

1.一种应用层协议数据单元APDU命令的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)在智能卡内建立专用透明文件作为数据交换文件，其中，所述专用透明文件的数量为两个，一个用于向智能卡内传输数据，一个用于从智能卡内读取数据；1.2)智能卡识别并根据收到的封装后的APDU命令转向对所述数据交换文件进行操作，其中，所述封装后的APDU命令是在数据体中封装自定义数据的APDU命令，所述自定义数据包括协议令牌单元、长度单元、操作码单元和传输数据单元；

所述封装后的APDU命令和APDU命令响应用于在移动终端和智能卡之间分块传输数据，所述步骤1.2)还包括：

在数据传输前为所述数据交换文件申请内存和动态分配内存，在所述数据传输完成后释放内存；所述内存包括用于存放终端向智能卡内传输数据的一段和终端从智能卡内读取数据的一段，所述智能卡位于所述终端内；

其中，该处理方法采用移动通信协议中的标准文件名作为所述数据交换文件名。

2.根据权利要求1所述数据处理方法，其特征在于，所述步骤1.2)中识别是通过对该APDU命令是否为对所述数据交换文件名的文件操作并且所述协议令牌单元是否为规定值进行判断。

3.根据权利要求1所述数据处理方法，其特征在于，该处理方法还包括智能卡识别并根据收到的原标准APDU命令进行常规处理。

4.根据权利要求1所述数据处理方法，其特征在于，所述申请内存包括智能卡通过返回特定字节状态字通知终端内存不足以及移动终端对应出错处理流程，所述智能卡位于所述终端内。

5.根据权利要求4所述数据处理方法，其特征在于，所述出错处理流程是重试或退出。

6.根据权利要求1所述数据处理方法，其特征在于，所述APDU命令是更新二进制UPDATEBINARYAPDU命令和读二进制READBINARYAPDU命令。