CN102662807A

CN102662807A - 一种Java卡栈性能测试应用程序及其框架的制作方法

Info

Publication number: CN102662807A
Application number: CN2012100645534A
Authority: CN
Inventors: 李莹; 张凌飞; 殷中科
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明提出一种Java卡栈性能测试应用程序及其框架的制作方法通过构建java语言编写的测试用源程序；在所述java源程序的基础上，添加循环体代码，通过编译、转换得到CAP文件；在所述CAP文件中定位“59XX01”的位置，然后向前定位“A5”的位置；根据JCVM字节码指令表将测试所需的栈操作相关的二进制代码添加入所述CAP文件中“A5”和“59XX01”之间；所述XX为java源程序中循环变量在循环测试函数作用域中的定义序号，通过在字节码层面对JavaCardCAP文件进行修改，生成的特殊JavaCardApplet可用于对Java卡栈操作进行直接测试，解决了常规JavaCardApplet无法准确测试Java卡栈性能的问题，且保证了Java卡栈性能测试结果的真实性。

Description

一种Java卡栈性能测试应用程序及其框架的制作方法

技术领域

本发明涉及智能卡技术领域，尤其是涉及一种Java卡栈性能测试应用程序及其框架的制作方法。

背景技术

近年来，Java智能卡以其良好的平台无关性、多应用的支持、良好的安全特性、面向对象的编程环境、应用开发的简易性、应用程序动态下载等优点，已经在社会生活的各个领域得到广泛的应用，在诸多领域有着广阔的应用前景。例如，国内地方金融银行卡业务发展十分迅速，全国220家发卡机构中有192家为地方金融机构，地方金融机构发卡量达3亿张，交易量占全国总量的五分之一左右。面对如此庞大的制卡系统，针对不同业务需求，选择合适的卡商对于决策者是一个艰难的选择。Java卡的这种局势促使卡片开发者和卡片供应商越来越注重于对Java卡性能的测试。

目前，市场上在Java卡运算、存取操作、稳定性、应用功能及基本安全等非物理性能的测试方面，多数采用PC/SC规范。PC/SC体系由三个主要部件组成：操作系统、读写器(IFD)、智能卡(ICC)。在测试的具体实现上较为通用的方法是，用java编写能够体现Java卡某项性能的测试小应用程序(JavaCardApplet)，经过java编译器编译生成class文件，再由JCDK的转换器转为CAP文件，接着由卡外终端通过读卡器与Java卡连接，将JavaCard Applet安装到卡上，并发送一系列APDU命令对该Applet进行系统性测试，最后以卡内测试所耗时间作为Java卡性能指标。然而，由于JCVM的封装，Java卡开发者无法直接对一张现成的卡片进行栈操作。若要测试Java卡栈性能，将会涉及JCVM字节码测试，比如在字节码级修改JavaCard Applet。

事实上，Java卡栈操作是其整体性能评估的重要指标，这就要求在Java卡性能评估中必须对其栈性能进行测试，而且是独立的精确测试。据了解，目前对JCVM字节码的可测性研究方面，还没有一种有效的标准的方法，能够准确区分一条指令用于CPU上的时间和用于栈操作的时间。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提出一种Java卡栈性能测试应用程序及其框架的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种Java卡栈性能测试应用程序的制作方法，包括如下步骤：

1)构建java语言编写的测试用源程序；

2)在所述java源程序的基础上，添加循环体代码，通过编译、转换得到CAP文件；

3)在所述CAP文件中定位“59 XX 01”的位置，然后向前定位“A5”的位置；

4)根据JCVM字节码指令表将测试所需的栈操作相关的二进制代码添加入所述CAP文件中“A5”和“59 XX 01”之间；

所述XX为java源程序中循环变量在循环测试函数作用域中的定义序号。

进一步的，当所述CAP文件中“59 XX 01”的位置多余一个时，判断位置前是否存在大量成规律性重复的字节码来实现定位。

进一步的，通过在循环体内添加多条运算赋值语句使得最终产生的CAP文件具有足够的编程空间，通过采用变量交替赋值的方法，防止所述运算赋值语句被编译器优化。

进一步的，将所述CAP文件中“A5”和“59 XX 01”之间的区域的数据置为0，然后根据JCVM字节码指令表将测试所需的栈操作相关的二进制代码替换入所述CAP文件中“A5”和“59 XX 01”之间的0值，如果遇到测试空间不足时，则通过在步骤2)中增加适当的循环体代码后重新编译、转换实现测试空间的增加；反之将多余的区域保持0值。

本发明的有益效果在于：本发明在字节码层面对JavaCard CAP文件进行修改，生成的特殊JavaCard Applet可用于对Java卡栈操作进行直接测试，解决了常规JavaCard Applet无法准确测试Java卡栈性能的问题，且保证了Java卡栈性能测试结果的真实性。本发明提出一个制作JavaCard Applet的框架，利用该框架能方便地制作用于Java卡栈性能测试的JavaCard Applet，提高了Java卡栈性能测试的效率。在该框架中还能对栈操作指令进行多种组合，使测试具有多样性。

附图说明

图1是用于加法测试的java源程序基本结构图；

图2是循环体代码在cap文件中的定位和制作框架示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1指出了一个以加法为基础的java源程序Sadd.java的基本结构，Sadd是一个继承于Applet的JavaCard小应用程序子类，函数process()负责处理APDU命令，当收到的命令类型为INS_SADD_TEST时，调用函数saddTest()，执行循环体代码的测试。该程序经过编译、转换后生成一个名为Sadd.cap的文件，本发明主要是对循环体代码在cap文件中的对应内容进行字节码指令修改，为了保证修改cap文件时不破坏文件的二进制结构，必须获得足够的编程空间。因此，在循环体内添加多条运算赋值语句(在本实施例中采用添加多条加法赋值语句进行说明)以致最终产生的cap文件具有足够的编程空间，同时为了防止这些java语句被编译器优化，采用3个变量交替赋值的方法使得每一条语句都依赖于它的前一句，将21至23行语句重复N遍，可得到3*N行java代码，然后对这个java进行编译转换，生成Sadd.cap。

图2示意了Sadd.java的基本结构的循环体代码在cap文件中的形式。一个JavaCard CAP文件是一个java源程序经过编译、转换而成的二进制流文件，内容为java源程序中java语句对应的JCVM字节码。可利用某些编辑软件(比如HexWorkshop)将cap文件打开查看：在图2左边部分中，椭圆内的“59 05 01”对应图1的java源程序循环体代码for语句中的“i++”；椭圆与粗边方框之间的所有字节码，对应java源程序中“a＝(short)(b+c)；b＝(short)(a+c)；c＝(short)(b+c)；”三条语句反复编写而成的循环体代码；粗边方框内的“A5 01 99”对应for语句中的if条件判断语句。当打开一个CAP文件时，首先定位到“i++”对应的位置：若java源程序中变量i的在循环测试函数作用域中的定义序号为XX(如图1的saddTest()函数体中pN、a、b、c的定义序号分别为01、02、03、04，则i的定义序号为05)，那么可用编辑软件提供的“查找”功能搜索“59 XX 01”，此时可看到“59 XX 01”前面为大量成规律性重复的字节码(如图2中的“1E 1F 41 301D 1F 41 31 1E 1F 41 32 1E 1F 41 30 1D 1F 41 31 1E 1F 41 32……”)，可根据图右边部分中细边方框内的“..A0..A1..A2..A0..A1..A2........”较容易的进行人为主观判断。由于这些字节码来自java源程序中循环测试语句的编译和转化，呈现的规律由测试语句的反复编写方法决定。一般“59 XX 01”只有一处，如出现多个，可根据其前面是否存在大量成规律性重复的字节码来判断，如果存在则是要求确定的位置。然后由此处向前搜索“A5”可定位到“A5 XX XX”，此时，“A5 XXXX”与“59 XX 01”之间即为java源程序循环体代码在cap文件中相应部分。

基于上述循环代码在CAP文件中的定位方法，本发明提出了一个JavaCardApplet框架的制作方法，该制作框架由图2左边部分中的粗边方框内字节码、椭圆内字节码以及两者之间的所有字节码组成。其中粗边方框和椭圆之间即为java源程序中循环执行语句在CAP文件中对应的字节码，是体现Java卡某项性能测试的主要部分。将该字节码所占的区域空间作为一个制作区，置该区域的数据为全0，对应的字节码为NOP，即空操作。然后可将测试所需的栈操作相关的二进制代码(可参照JCVM字节码指令表)填充至整个制作区空间，即可生成能进行栈性能测试的cap文件。若此框架的制作区空间不足时，可在java源程序循环体内增加适当的代码(比如在Sadd.java中循环体内增加加法语句)，重新编译、转换，以生成合适的模板；反之，将多余空间保持零值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims

1.一种Java卡栈性能测试应用程序的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)构建java语言编写的测试用源程序；

2.根据权利要求1所述的一种Java卡栈性能测试应用程序的制作方法，其特征在于，当所述CAP文件中“59 XX 01”的位置多余一个时，判断位置前是否存在大量成规律性重复的字节码来实现定位。

3.根据权利要求1所述的一种Java卡栈性能测试应用程序的制作方法，其特征在于，通过在循环体内添加多条运算赋值语句使得最终产生的CAP文件具有足够的编程空间，通过采用变量交替赋值的方法，防止所述运算赋值语句被编译器优化。

4.根据权利要求1所述的一种Java卡栈性能测试应用程序的框架制作方法，其特征在于，将所述CAP文件中“A5”和“59 XX 01”之间的区域的数据置为0，然后根据JCVM字节码指令表将测试所需的栈操作相关的二进制代码替换入所述CAP文件中“A5”和“59 XX 01”之间的0值，如果遇到测试空间不足时，则通过在步骤2)中增加适当的循环体代码后重新编译、转换实现测试空间的增加；反之将多余的区域保持0值。