黃健文，黃健，蔡秋艷，李俊磊，嚴冬
(廣州電信研究院，廣東 廣州 510630)
摘要：以GP、Javacard、UICC多應用管理技術為理論知識基礎，提出了一種UICC卡非接觸應用識別技術方案，解決了NFC行業POS非接觸默認隱式選擇與UICC卡多個應用默認設置間的兼容性問題。提出的非接觸應用識別技術使得UICC可支持多個非接觸應用在非接觸通道上的隱式選擇，經實際商用驗證可支持多個公交應用在UICC卡上的共存問題，并免除公交 POS終端的改造，推動了NFC在公交等第三方行業的發展。
關鍵詞：隱式選擇;顯式選擇;默認應用;GP;UICC;Javacard
0引言
2012年以來，NFC技術及其應用在國內取得巨大發展。在電信運營商UICC卡上內置Se安全模塊的NFCSWP技術方案是國內NFC技術發展的最主要的方向之一［1］，主要涉及銀行、公交等行業應用。在NFC推廣過程中，由于行業POS終端與UICC卡之間的標準化差異產生的應用選擇識別兼容性問題，已成為NFC發展過程中的最大阻力。兼容性問題主要體現為：（1)已布放公交等第三方行業POS要求上電執行非接觸默認應用隱式選擇；（2)UICC卡現行技術標準只允許在非接觸通道設置一個默認應用，如果要將新的應用設置為非接觸通道默認應用，要求取消UICC原有非接觸默認應用設置；（3)現有技術標準中UICC卡不具備默認應用反饋機制，無法向卡外實體反饋當前的卡上默認應用。目前住建部正在推行公交行業應用的互聯互通，在同一張UICC卡上，很大程度上將下載兩個或兩個以上公交應用，此兼容性問題將導致部分應用不能被正確使用或正確安裝。
隱式選擇與多個應用的默認應用設置兼容性問題的解決方式有兩種：（1)按照現有技術標準，將行業POS應用選擇方式升級為應用顯式選擇。升級后可精確選擇到UICC卡的所有應用，但存在升級費用高昂的問題，并且由于POS已經布放，此方式被大多POS擁有方拒絕。（2）改進UICC卡，使現有非接觸應用檢索方式支持對更多的應用進行隱式選擇。本文針對次兼容性問題，在GP及UICC技術理論基礎上提出了非接觸應用字符串匹配識別方案，解決了此兼容性問題。
1GP UICC 技術
GP（Global Platform）技術架構是GP組織定義的一套智能卡應用管理標準體系，包括GlobalPlatform Card Specification Version 2.2.1和GlobalPlatform Card Contactless Services Card Specification v2.2mendment C Version 1.0.1等主要標準。GP技術通常和Javacard、UICC技術共同使用，實現對Javacard應用程序的安全動態管理。使用GP技術可在安全環境下，對Javacard非接觸和接觸應用安全加載、安裝、數據個人化、刪除等管理。遵循GP、Javacard、UICC技術標準的通用智能卡模型架構如圖1所示。
圖1模型架構中，UICC提供上層Javacard虛擬運行環境、GP及卡應用必需的硬件支持，包括CPU、內存及相關加密算法硬件加速器、接觸式和非接觸式通信接口。
Javacard提供虛擬跨平臺運行環境及相關應用接口體系，它提供了一種將應用和運行環境獨立開發的機制。由第三方開發的遵循Javacard架構體系的應用可下載到任意Javacard平臺上運行。
GP在模型架構中起安全保障作用，GP通過安全域分級、權限控制、生命周期控制、安全信道及相關密鑰體系等技術手段實現對上層Java應用的安全流程管理。OPEN在GP架構中處于核心管理角色，負責卡生命周期維護、注冊表維護、應用選擇、命令轉發等。本文提出的非接觸應用識別技術主要基于OPEN對注冊表的維護實現。
2非接觸應用安裝與選擇
2.1非接觸應用安裝
在GP管理架構下，Javacard應用程序代碼要加載到Javacard上分兩個過程執行。首先需在PC上將Java代碼編譯為可在UICC卡運行的可執行文件，并使用GP相關加載、安裝流程指令通過UICC卡 ISO7816接口加載到UICC上。其次需對加載到UICC卡上的可執行代碼文件，進行實例化創建、應用個人化參數流程分配等。
非接觸應用程序安裝也需符合上述安裝加載流程。針對大部分公交系統，在UICC卡不支持字符串識別情況下，應設置為非接觸默認應用。對于應用可執行加載文件AID為6170706C65745465737431及應用AID為 6170706C657454657374315F4131的應用，在應用安裝過程中設置非接觸默認應用CF配置參數指令流程如下：
（1）install for load
8XE60200XX0B6170706C65745465737431XX…. XX
（2）可執行文件加載多條load指令
8XE80000FFXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX….. XX
8XE80001FFXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX….. XX
…
8XE8800LNNXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX…. XX
（3）install for install
安裝命令:8XE60C00XX
可執行加載文件AID:0B6170706C65745465737431
可執行模塊AID:0E6170706C657454657374315F4131
應用AID:0E6170706C657454657374315F4131
權限:0100
隱式選擇默認參數:XXEFXX..XXCF0180
2.2非接觸應用選擇
在GP架構下，應用選擇有兩種方式即顯式選擇和隱式選擇。顯式選擇指在UICC卡上電后POS終端第一條指令使用帶應用AID的GP SELECT ( by name)指令進行應用選擇。GP OPEN接收到SELECT指令后，將查詢卡內GP注冊表，根據SELECT命令中帶的AID參數找到目標應用。在OPEN找到目標應用后，所有POS終端發送的指令OPEN將不做處理，直接轉發給目標應用。金融行業POS終端一般使用顯式選擇方式進行應用選擇。
隱式選擇指非接觸通道打開后，卡片收到的第一條指令不是帶AID的SELECT指令，在卡片不支持非接觸算法識別的情況下，OPEN將直接把非接觸指令轉發給非接觸通道上的默認應用進行處理。隱式選擇默認應用設置采用GP指令Install for install對非接觸應用安裝參數中的CF參數進行配置。
3基于指令字符串檢索方式的應用識別
UICC 卡除支持非接觸應用顯式選擇及默認應用隱式選擇外，本文采用字符串匹配選擇方式，對非接觸應用選擇進行了改進擴展。
3.1非接觸應用字符串匹配參數定義
GP架構下，非接觸應用字符串匹配參數通過GP Install［for install］指令在應用實例化安裝時進行設置，安裝參數采用TLV結構進行嵌套定義。本文針對公交行業POS的復雜性、多樣性，對字符串匹配安裝標簽參數進行了擴展改進，對每個非接觸應用允許匹配多個非接觸字符串匹配標簽，并對非接觸標簽更新流程、獲取流程進行了定義。
GP install ［for install］指令定義如表1［2］。
應用安裝參數數據域定義如表2［3］ 。
以上安裝參數定義符合非接觸和接觸應用安裝定義，針對非接觸應用字符串匹配參數定義如圖2。
3.2非接觸應用字符串參數配置
對于AID為A000000011應用A的指令檢索字符串假設為：A0A40000023F00。AID為A000000012應用B的指令檢索字符串有兩個：A0A40000023F01，A0A40000023F02。則使用GP install for install指令對應用A、B在安裝過程中進行字符串匹配參數配置指令過程如下：
（1）install for load A\\B應用
（2）load A\\B應用
（3）install for install A應用安裝及字符串參數匹配
安裝命令:8XE60C00XX
可執行加載文件AID: A00000011XX…XX
可執行模塊AID: A00000011XX…XX
應用AID:0A A000000011
權限:0100
字符串參數配置:XXEF..XXA0..8307A0A40000023F00
（4）install for install B應用安裝及字符串參數匹配
安裝命令:8XE60C00XX
可執行加載文件AID: A00000012XX…XX
可執行模塊AID: A00000012XX…XX
應用AID:0A A000000012
權限:0100
字符串參數配置:
XXEF..XXA0..8307A0A40000023F018307A0A400000 23F02
當應用已經安裝到卡上后，可使用GP install ［registry update ］指令進行更新字符串匹配參數，使用如下指令為應用A追加字符串匹配參數A0A40000023F03：
注冊更新安裝命令:8XE64000XX
可執行加載文件AID: A00000011XX…XX
可執行模塊AID: A00000011XX…XX
應用AID:0A A000000011
權限:0100
字符串參數配置:
XXEF..XXA0..8307A0A40000023F008307A0A400000 23F03
3.3非接觸應用字符串匹配選擇過程
當UICC卡具有非接觸通道上字符串匹配檢索能力時，選擇方式在卡內部的執行順序為顯式選擇、字符串匹配、隱式默認應用選擇。當UICC卡與非接觸POS間完成非接觸初始化通信后，POS發出第一條應用指令，當指令為顯式選擇SELECT BY AID時，GP OPEN將直接定位應用注冊表入口。當第一條指令為隱式選擇時，本文GP OPEN執行如下流程進行應用隱式選擇：
（1）OPEN根據POS第一條指令進行字符串匹配檢索；
（2）OPEN檢索到目標應用，取出優先級最高的非接觸應用；
（3）檢查目標應用的生命周期狀態是否可選，如應用位于可選狀態，則定位目標應用。如果生命周期狀態不可選，則繼續執行流程（1)~（3)進行字符串匹配檢索；
（4）如果流程（1)~（3)無法正確定位目標應用，則進行非接觸默認應用CF參數匹配檢測；
（5）如果流程（1）~（4）均不能定位目標應用，則OPEN將POS第一條指令轉發給卡ISD主安全域應用進行處理；
（6）若以上流程均不能正確匹配目標應用則目標應用定位失敗。
定位目標應用成功后，后續的應用交互指令將直接交給目標應用進行處理，不再執行匹配檢索流程。目標應用定位失敗后，OPEN將返回錯誤信息。指令字符串匹配檢索處理流程如圖3所示。
4結束語
本文以Javacard 技術與GP多應用安全管理架構為基礎，針對NFC業務推廣過程中出現的多個公交應用默認設置切換問題，提出了一種基于GP非接觸應用指令字符串匹配檢索的方法實現POS對目標應用的匹配，經實際商用證明可有效解決現有UICC多應用卡中下載多個公交應用的匹配檢索問題。本文提出的字符串匹配檢索方法，在NFC業務商用過程中可免除公交等行業POS的升級改造，將有效推進NFC公交的互聯互通。
參考文獻
［1］ 王篤炎,肖海，何平.基于NFCSWP技術的移動支付方案設計［J］.移動通信,2013,37(5):18 22.
［2］ GlobalPlatform Inc.GlobalPlatform Card Specification Version 2.2.1［Z］.2011.
［3］ GlobalPlatform Inc.GlobalPlatform Card UICC ConfigurationContactless Extension Version 1.0［Z］. 2012.