DE19827415A1 - Entwicklungswerkzeug für Chipkartenanwendungen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Entwicklung von Chipkartenanwendungen. Chipkartenanwendungen sind verteilte Anwendungen, die aus einem kartenspezifischen Teil und einem kartenunabhängigen Anwendungsteil bestehen. Der kartenspezifische Teil wird mit Hilfe eines kartenspezifischen Generators automatisch erzeugt. Hierbei erzeugt der Generator automatisch aus einer abstrakten Beschreibung der Datenobjekte und generiert in demselben Schritt die kartenspezifische Darstellung der Datenobjekte und die dazugehörigen Adaptoren zum Zugriff auf diese Datenobjekte. Da es für jeden Chipkartentyp einen eigenen Generator gibt, braucht der kartenspezifische Teil der Anwendung nicht mehr programmiert zu werden. Anwendungsprogrammierer benötigen daher keine Kenntnisse über die kartenspezifische Programmierung der Anwendung. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt im Bereich von Anwendungen, die in der Programmiersprache Java geschrieben sind. In diesem Fall werden die Adaptoren durch Java Beans implementiert, die durch visuelle Entwicklungsumgebungen in Java-Anwendungen integriert werden können. Hierdurch wird die Entwicklungszeit einer Anwendung reduziert und vereinfacht.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und System zur Erzeugung von Programmteilen zum Zugriff auf Chipkarten.

Bei Chipkartenanwendungen handelt es sich um verteilte Anwendungen. Die Gesamtanwendung besteht aus dem Anwendungsteil auf der Karte sowie den Anwendungsteilen im Terminal, Host und eventuell im Hintergrundsystem. Die Anwendung auf der Karte besteht bei den meisten heute im Einsatz befindlichen Chipkarten aus Datensätzen. Diese werden im Speicher der Karte abgelegt und durch das Betriebssystem mittels einer Zugriffskontrolle und Ablaufsteuerung vor unerlaubten Zugriffen geschützt.

Ein wesentliches Erfordernis bei der Entwicklung einer Chipkartenanwendungen ist, daß die Anwendung weitgehend unabhängig von herstellerspezifischen Eigenschaften des Chipkarten-Betriebssystems sein sollte.

Moderne Chipkartenanwendungen bestehen daher aus einem kartenunabhängigen Teil, der Chipkartenhersteller unabhängig ist, und einem kartenabhängigen Teil, der die herstellerspezifischen Eigenschaften des Chipkarten- Betriebssystems unterstützt.

Derzeitige Lösungsansätze zur Entwicklung von Chipkartenanwendungen sehen vor, einheitliche Schnittstellen für die kartenabhängigen Teile der Chipkartenanwendung für den Zugriff auf verschiedene Karten zu definieren, z. B. eine einheitliche Schnittstelle für den Zugriff auf verschiedene dateiorientierte Chipkarten. Diese Schnittstellen orientieren sich an den gemeinsamen Eigenschaften dieser Chipkarten und sind daher kartenorientiert, d. h. ein Zugriff auf diese Chipkarten setzt voraus, daß diese Karten ein Dateisystem unterstützen.

Chipkarten, die auf ganz unterschiedlichen Konzepten basieren, wie z. B. dateiorientierte Karten, datenbankorientierte Karten und objektorientierte Karten, erfordern eine Schnittstelle, die kartenunabhängig ist. Diese Schnittstelle darf keine Annahmen über Eigenschaften der Karten machen, sondern muß Methoden anbieten, die sich auf jeder Karte abbilden lassen.

Das Entwickeln derartiger Schnittstellen ist jedoch sehr aufwendig und erfordert vom Entwickler spezifische Kenntnisse über die jeweiligen karten-spezifischen Zugriffsmethoden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und System bereitzustellen, das es ermöglicht, die Entwicklung von Chipkartenanwendungen zu vereinfachen und gleichzeitig - soweit dies technisch möglich ist - ohne Änderung am Programmcode und ohne Kenntnisse über kartenspezifische Zugriffsmethoden auf allen Chipkartentypen lauffähig zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind darin zu sehen, daß der Anwendungsprogrammierer für Chipkarten-Anwendungen Zeit spart, da Code für den Zugriff auf die Chipkarte durch die Erfindung automatisch erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung stellt sicher, daß die Konsistenz der darzustellenden Objekte auf der Chipkarte und den dazugehörigen Adaptoren gewährleistet ist, indem diese aus derselben Beschreibung durch einen Schritt erzeugt werden.

Anwendungsprogrammierer benötigen keine Kenntnisse über die für den Chipkarten-Zugriff nötigen APIs, da der Code der diese benutzt automatisch erzeugt wird. Der erzeugte Code stellt für die Objekte auf der Karte entsprechende Get- und Set-Methoden zur Verfügung.

Die Erfindung ist insbesondere in einer Java-Umgebung von großem Vorteil, da es sich bei dem erzeugten Code um Java- Beans handelt, die leicht durch graphische Werkzeuge in Chipanwendungen integriert werden können.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher beschreiben, wobei

Fig. 1 eine einfache Chipkarten-Anwendung bestehend aus einer Benutzerschnittstelle, Anwendungslogik und kartenbezogenen Teil zeigt

Fig. 2 eine Chipkarten-Anwendung bestehend aus einer Benutzerschnittstelle, Anwendungslogik und kartenbezogenen Teil, der aus einem anwendungsspezifischen und einem generischen Service besteht, zeigt

Fig. 3 eine Implementierung der vorliegenden Erfindung in einer Chipkarten-Anwendung zeigt, wobei der kartenbezogene Teil aus einem anwendungsspezifischen, einem kartenspezifischen Service und einem Adapter zur Umsetzung der vom anwendungsspezifischen Teil erwarteten Schnittstelle auf Service-Schnittstellen besteht

Fig. 4 die Generierung der Teile nach Fig. 3 zeigt

Fig. 5 eine Implementierung der vorliegenden Erfindung in eine JAVA-Umgebung zeigt

Fig. 1 beschreibt eine Stand der Technik Chipkarten-Anwendung bestehend aus einer Benutzerschnittstelle, Anwendungslogik und einem kartenbezogenen Teil. Im kartenbezogenen Teil werden die Kommanda-Application Protokoll Data Units (APDU) für die Karte erzeugt und gesendet.

Die APDUs dienen zur Kommunikation zwischen Datenverarbeitungssystem und der Chipkarte. Die Chipkarte besteht aus zumindest einem Prozessor, einem ROM und einem les- und beschreibbaren Speicher und Kontakten für die Kommunikation mit dem Datenverarbeitungssystem. Die Antwort- APDUs der Karte werden von dem kartenbezogenen Teil empfangen und ausgewertet. Der kartenbezogene Teil ist auf einem Datenverarbeitungssystem, z. B. einem PC oder SetTop-Box gespeichert.

Fig. 2 beschreibt eine Stand der Technik Chipkarten-Anwendung wie nach Fig. 1, wobei der kartenbezogene Teil in einen anwendungsbezogenen Teil(Schnittstelle zur Anwendungslogik) und einen Kommunikationsteil (Protokoll zur Karte) unterteilt ist. Der Kommunikationsteil ist zum Beispiel ein File-Service, der sich an einer Dateistruktur orientiert, die von der Karte unterstützt wird. Er setzt jedoch voraus, daß die Karte eine für den Service geeignete Funktionalität zur Verfügung stellt. Der anwendungsspezifische Teil ist unabhängig von der eingesetzten Karte, aber abhängig von der Art des eingesetzten Services.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorgehweise können nur dateisystemorientierte Karten unterstützt werden, da der anwendungsspezifische Teil direkt auf der Dateisystem- Service-Schnittstelle aufsetzt. Es ist also hier z. B. nicht ohne Änderung des anwendungsspezifischen Teils möglich, auf eine JavaCard zu integrieren, die keine dateisystemartige Schnittstelle mehr bietet.

Der anwendungsspezifische Teil der Anwendung muß derzeit von Hand codiert werden. Es muß jedesmal neu codiert werden, wenn ein Service mit anderer Schnittstelle verwendet werden soll.

Da Anwendungsteil auf der Karte und auf dem Datenverarbeitungssystem üblicherweise getrennt codiert werden, kann dies zu Konsistenzproblem führen, d. h. durch Programmfehler kann es vorkommen, daß die beiden Teile nicht zueinander passen.

Fig. 3 beschreibt die vorliegende Erfindung an Hand einer Chipkarten-Anwendung unter Verwendung von Adaptoren, die die anwendungsspezifische Schnittstelle auf die kartenorientierten Schnittstelle der Services abbilden. Die kartenorientierte Schnittstelle orientiert sich an Funktionen die die Karte anbietet. Es gibt folgende kartenorientierte Schnittstellen:

• - File System orientierte Schnittstelle (z. B. Daten in Datei schreiben, Daten aus Datei lesen)
• - Datenbank orientierte Schnittstelle (z. B. Einträge in Datenbanken schreiben/lesen)
• - objektorientierte Schnittstellen (z. B. Attribute setzen/lesen).

Des weiteren gibt es eine Schnittstelle zur Anwendungslogik, eine anwendungsorientierte Schnittstelle. Die anwendungsorientierte Schnittstelle ist kartenunabhängig und muß auf die kartenorientierten Schnittstellen der Karten abgebildet werden.

Dazu dienen Adaptoren, die automatisch erzeugt werden. Der anwendungsorientierte Teil hat zum einen eine Schnittstelle zur Anwendungslogik und zum anderen eine Schnittstelle zur Karte hin.

Zusammenfassend zu Fig. 3 kann festgestellt werden, daß eine Chipkartenanwendung aus Benutzerschnittstelle, Anwendungslogik und kartenspezifischem Teil besteht. Der kartenspezifische Teil besteht aus einem stets gleichen anwendungsspezifischen Teil, einem kartenspezifischen Service und einem Adapter zur Umsetzung der vom anwendungsspezifischen Teil erwarteten Schnittstelle auf die service-Schnittstellen. Falls kein Service verwendet wird, kann der Adapter die vom anwendungsspezifischen Teil erwartete Schnittstelle auch direkt auf die Applikationsprotokollebene der Karte abbilden.

Fig. 4 beschreibt die automatische Generierung der jeweiligen Adapter für eine File-System orientierte Karte und eine objektorientierte (z. B. JavaCard) Karte und der dazugehörigen Objekte, die auf der jeweiligen Chipkarte gespeichert werden.

Die Adaptoren ermöglichen den Zugriff auf die Objekte, d. h. Daten werden hineingeschrieben bzw. ausgelesen.

Die Objekte werden in einer deklarativen Sprache - z. B. durch einen Namen, einen Typ, eine Größe und Zugriffsbedingungen - be­ schrieben. Die Beschreibung der Objekte werden in Form einer Datei auf dem Datenverarbeitungssystem abgespeichert. Aus dieser Beschreibung werden durch einen Generator Darstellungen der Objekte auf der Chipkarte (on-Card) und die dazugehörigen Adapter (off-card) zum Zugriff auf diese Objekte erzeugt. Die Adapter sind Teil der Anwendung auf dem Datenverarbeitungssystem.

Für jede Karte existiert ein eigener Generator der eine eigene kartenabhängige Darstellung der beschriebenen Objekte ermöglicht. Der kartenabhängige Generator verfügt über die Informationen, um eine abstrakte Beschreibung der Objekte in eine kartenspezifische Darstellung umzuwandeln.

Grundsätzlich existiert auch für jede Karte ein eigener Adaptor außer für den Fall, daß der Zugriff auf Objekte verschiedener Darstellung über eine gemeinsame Service- Schnittstelle erfolgen kann.

Für den Fall, daß eine JavaCard eingesetzt wird, besteht der kartenspezifische Teil (on-Card-Teil) aus sogenannten Applets, die aus Attributen (z. B. Daten) und Methoden zum Zugriff auf diese Attribute bestehen und aus einem außerhalb der Karte bestehenden Teil (off-card-Teil) zum Zugriff auf die Methoden der Applets, der z. B. auf einem Datenverarbeitungssystem verfügbar ist.

Für den Fall, daß eine File-System orientierte Karte eingesetzt wird, besteht der on-card-Teil aus einer Darstellung des Teils der File-struktur, der zu der Anwendung gehört, und einem off-card Teil zum Zugriff auf diesen Teil der File Struktur.

Zusammenfassend kann für Fig. 4 festgehalten werden, daß Ausgangspunkt für die automatische Erzeugung kartenbezogener Teile von Anwendungen und der dazugehörigen Anwendungsobjekte auf eine Chipkarte eine abstrakte (deklarative) Beschreibung der benötigten persistenten Objekte ist.

Die Beschreibung definiert Attribute wie Name, Typ, Größe und Zugriffsbedingungen der Objekte. Aus dieser Beschreibung werden sowohl der karten-spezifische Teil der Anwendung (Adapter) als auch zugehörige Daten und Code (Objekte) auf der Chipkarte erzeugt.

Für JavaCards werden durch einen Generator für Applets und Adaptoren die benötigten JavaCard-Applets und passende JavaCard-Adaptoren erzeugt. Für dateisystemorientierte Karten werden durch den Generator für Layouts und Adapter CardLayout-Bestandteile und passende Dateisystem-Adaptoren erzeugt.

Der Adaptor-Code kann für verschiedene Programmiersprachen erzeugt werden. Wird z. B. Java-Code erzeugt, so werden die Adaptoren durch Java Beans dargestellt, die durch visuelle Entwicklungsumgebungen in Java-Anwendungen integriert werden.

Fig. 5 beschreibt bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung in einer Java-Umgebung. Hier werden die Adaptoren als Java-Beans implementiert. Als Java-Beans bezeichnet man Klassen (Java-Klassen), die nach einer bestimmten Vorschrift aufgebaut sind, so daß sie von visuellen Werkzeugen analysiert werden können. Aus diesen Klassen werden Objekte erzeugt, die aufgrund der durch die Analyse gewonnenen Informationen visuell dargestellt und visuell verbunden werden können.

Fig. 5 zeigt, wie als Java Beans implementierte Adaptoren in einer visuellen Programmierumgebung mit Anwendungslogik und Benutzerschnittstelle zu einer Smartcard-Anwendung verbunden werden können.

Für verschiedene Arten von Karten werden verschiedene Java- Beans erzeugt (Adaptoren).

Die Auswahl des für eine bestimmte Karte benötigten Java- Beans erfolgt zur Laufzeit aufgrund zum Beispiel des ATR (Answer to reset) der Karte.

Zusammenfassend zur Fig. 5 kann festgehalten werden, daß aus Code für die Benutzerschnittstelle, Anwendungslogik und OpenCard Anwendungs-Framework-Klassen visuell eine Chipkartenanwendung erstellt wird. Die benötigten Beans für den Zugriff auf die Chipkarte werden zur Laufzeit - abhängig von der Karte - ermittelt und verbunden.

JavaCard Applets werden mit Hilfe von JavaCard-Tools auf die JavaCard gebracht. Ist eine JavaCard präsent, wird ein JavaCard-Bean verwendet, um zuzugreifen.

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere den Vorteil, daß sowohl die Beschreibung der darzustellenden Objekte, die Adaptoren als auch die Generatoren über Internet oder Intranet eingebunden werden können. Adaptoren können zur Laufzeit der Anwendung über Internet oder Intranet eingebunden werden. Generatoren und Beschreibung der Objekte können zur Entwicklungszeit eines Anwendungsprogramms über Internet oder Intranet eingebunden werden.

Claims (24)

1. Verfahren zum Entwickeln von Chipkartenanwendungen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Erzeugen einer Benutzerschnittstelle
• b) Erzeugen einer Schnittstelle zwischen der Benutzerschnittstelle und einer Anwendungslogik
• c) Erzeugen der Anwendungslogik
• d) Erzeugen einer Schnittstelle zwischen Anwendungslogik und anwendungsspezifischen kartenunabhängigen Teil der Chipkartenanwendung
• e) Erzeugen eines anwendungsspezifischen kartenunabhängigen Teils der Chipkartenanwendung
• f) Erzeugen einer einheitlichen Schnittstelle zwischen dem anwendungsspezifischen kartenunabhängigen Teil der Chipkartenanwendung und der jeweiligen kartenspezifischen Servicefunktion zum Zugriff auf die Objekte der Anwendung, die auf der Chipkarte gespeichert sind
• g) Abbilden der Schnittstelle nach Schritt f) auf die jeweiligen kartenspezifischen Servicefunktionen über kartenspezifische Adaptoren, die durch einen Generator automatisch erzeugt werden
• h) Darstellen der Objekte auf der Chipkarte durch einen Generator.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Adaptoren nach Schritt g) und die Darstellung der Objekte nach Schritt h) gleichzeitig durch einen Generator erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator in einem Schritt aus der Beschreibung der Objekte sowohl die Adaptoren als auch die Darstellung der Objekte auf der Chipkarte erzeugt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a) bis h) zeitlich in beliebiger Reihenfolge oder parallel zueinander erfolgen können.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschreibung der Objekte in einer deklarativen Sprache erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschreibung der Objekte durch die Attribute Name, Typ, Größe und Zugriffsbedingungen auf die Objekte definiert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschreibung der Objekte in einer Datei auf einem Datenverarbeitungssystem abgespeichert wird und daß Benutzer von Generatoren Zugriff auf diese Datei haben.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugriff auf die Beschreibung der Objekte über Intranet oder Internet erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoren auf einem Datenverarbeitungssystem abgespeichert werden und daß Entwickler von Anwendungen Zugriff auf diese Generatoren haben.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugriff auf die Generatoren über Intranet oder Internet erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptoren in das Anwendungsprogramms zur Laufzeit in Abhängigkeit des jeweiligen Kartentyps eingebunden werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptoren auf einem Datenverarbeitungssystem abgespeichert werden und von der Anwendung über Internet oder Intranet eingebunden werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte eine File orientierte Chipkarte ist und daß die Objekte in die File-Struktur abgebildet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipkarte eine JavaCard ist und daß die Objekte auf sogenannte JavaCard Applets abgebildet werden, die aus Daten und Methoden zum Zugriff auf diese Daten enthalten.

15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptoren als Java-Beans implementiert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,daß die Java-Applets mit Hilfe von JavaCard-Werkzeugen auf die Chipkarte gebracht werden.

17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Java-Beans für die jeweilige Karte zur Laufzeit der Anwendung erfolgt.

18. Generator zur automatischen Erstellung von auf Chipkarten darzustellenden Objekten und den dazugehörigen Adaptoren zum Zugriff auf diese Objekte, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Einlesen der Datei mit der abstrakten Beschreibung der Objekte die auf eine Chipkarte gebracht werden sollen
• b) Generieren aus der Beschreibung nach Schritt a) eine karten-spezifische Darstellung der Objekte und die dazugehörigen Adaptoren zum Zugriff auf diese Objekte
• c) Abspeichern der Objekte und Adaptoren nach Schritt b) auf einem Datenverarbeitungssystem.

19. Generator nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Objekte und die dazugehörigen Adaptoren in einem Schritt aus derselben Beschreibung erzeugt werden.

20. Generator nach Anspruch 18 bis 19 dadurch gekennzeichnet, daß für JavaCard die Objekte als JavaCard Applets abbildet werden.

21. Generator nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß für dateiorientierte Karten die Objekte in die jeweilige kartenspezifische File-Struktur abgebildet werden.

22. Generator nach Anspruch 18 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptoren als Java-Beans erzeugt werden.

23. Datenträger enthaltend ein Programm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 17 oder 18 bis 22.