VC中PC/SC智能卡接口的編程
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：蔣遂平 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月09日
1 引言
完整的智能卡應用系統由后臺服務(wù)程序、主機或終端應用程序和智能卡等組成，其中，后臺服務(wù)程序提供了支持智能卡的服務(wù)。例如，在一個(gè)電子付款系統中，后臺服務(wù)程序可以提供到信用卡和帳戶(hù)信息的訪(fǎng)問(wèn)；主機或終端應用程序一般存在于臺式機或者終端、電子付款終端、手機或者一個(gè)安全子系統中，終端應用程序要處理用戶(hù)、智能卡和后臺服務(wù)程序之間的通訊；智能卡則存儲用戶(hù)的一些信息。
終端應用程序需要通過(guò)讀卡器來(lái)訪(fǎng)問(wèn)智能卡，在一個(gè)系統中，通常存在多家廠(chǎng)商提供的讀卡器，因此需要一個(gè)統一的讀卡器設備驅動(dòng)接口。
隨著(zhù)智能卡的廣泛應用，為解決計算機與各種讀卡器之間的互操作性問(wèn)題，人們提出了PC/SC（Personal Computer/Smart Card）規范，PC/SC規范作為讀卡器和卡與計算機之間有一個(gè)標準接口，實(shí)現不同生產(chǎn)商的卡和讀卡器之間的互操作性，其獨立于設備的 API使得應用程序開(kāi)發(fā)人員不必考慮當前實(shí)現形式和將來(lái)實(shí)現形式之間的差異，并避免了由于基本硬件改變而引起的應用程序變更，從而降低了軟件開(kāi)發(fā)成本。
Microsoft在其Platform SDK中實(shí)現了PC/SC，作為連接智能卡讀卡器與計算機的一個(gè)標準模型，提供了獨立于設備的 API，并與Windows平臺集成。因此，我們可以用PC/SC接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)智能卡。
2 PC/SC概述
PC/SC接口包含30多個(gè)以Scard為前綴的函數，所有函數的原型都在winscard.h中聲明，應用程序需要包含winscard.lib，所有函數的正常返回值都是SCARD_S_SUCCESS。在這30多個(gè)函數中，常用的函數只有幾個(gè)，與智能卡的訪(fǎng)問(wèn)流程（圖2）對應，下面將詳細介紹這些常用函數。
3 PC/SC的使用
3.1建立資源管理器的上下文
函數ScardEstablishContext()用于建立將在其中進(jìn)行設備數據庫操作的資源管理器上下文（范圍）。
函數原型：LONG SCardEstablishContext(DWORD dwScope, LPCVOID pvReserved1, LPCVOID pvReserved2, LPSCARDCONTEXT phContext);
各個(gè)參數的含義：（1）dwScope：輸入類(lèi)型；表示資源管理器上下文范圍，取值為：SCARD_SCOPE_USER（在用戶(hù)域中完成設備數據庫操作）、SCARD_SCOPE_SYSTEM（在系統域中完成設備數據庫操作）。要求應用程序具有相應的操作權限。（2）pvReserved1：輸入類(lèi)型；保留，必須為NULL。（3）pvReserved2：輸入類(lèi)型；保留，必須為NULL。（4）phContext：輸出類(lèi)型；建立的資源管理器上下文的句柄。
下面是建立資源管理器上下文的代碼：
SCARDCONTEXT hSC;
LONG lReturn;
lReturn = SCardEstablishContext(SCARD_SCOPE_USER, NULL, NULL, &hSC);
if ( lReturn!=SCARD_S_SUCCESS )
printf("Failed SCardEstablishContext\n");
3.2 獲得系統中安裝的讀卡器列表
函數ScardListReaders()可以列出系統中安裝的讀卡器的名字。
函數原型：LONG SCardListReaders(SCARDCONTEXT hContext, LPCTSTR mszGroups, LPTSTR mszReaders, LPDWORD pcchReaders);
各個(gè)參數的含義：（1）hContext：輸入類(lèi)型；ScardEstablishContext()建立的資源管理器上下文的句柄，不能為NULL。（2）mszGroups：輸入類(lèi)型；讀卡器組名，為NULL時(shí)，表示列出所有讀卡器。（3）mszReaders：輸出類(lèi)型；系統中安裝的讀卡器的名字，各個(gè)名字之間用’\0’分隔，最后一個(gè)名字后面為兩個(gè)連續的’\0’。（4）pcchReaders：輸入輸出類(lèi)型；mszReaders的長(cháng)度。
系統中可能安裝多個(gè)讀卡器，因此，需要保存各個(gè)讀卡器的名字，以便以后與需要的讀卡器建立連接。
下面是獲得系統中安裝的讀卡器列表的代碼：
char mszReaders[1024];
LPTSTR pReader, pReaderName[2];
DWORD dwLen=sizeof(mzsReaders);
int nReaders=0;
lReturn = SCardListReaders(hSC, NULL, (LPTSTR)mszReaders, &dwLen);
if ( lReturn==SCARD_S_SUCCESS )
{
pReader = (LPTSTR)pmszReaders;
while (*pReader !='\0' )
{
if ( nReaders<2 ) //使用系統中前2個(gè)讀卡器
pReaderName[nReaders++]=pReader;
printf("Reader: %S\n", pReader );
//下一個(gè)讀卡器名
pReader = pReader + strlen(pReader) + 1;
}
}
3.3 與讀卡器（智能卡）連接
函數ScardConnect()在應用程序與讀卡器上的智能卡之間建立一個(gè)連接。
函數原型：LONG SCardConnect(SCARDCONTEXT hContext, LPCTSTR szReader, DWORD dwShareMode, DWORD dwPreferredProtocols, LPSCARDHANDLE phCard, LPDWORD pdwActiveProtocol);
各個(gè)參數的含義：（1）hContext：輸入類(lèi)型；ScardEstablishContext()建立的資源管理器上下文的句柄。（2）szReader：輸入類(lèi)型；包含智能卡的讀卡器名稱(chēng)（讀卡器名稱(chēng)由ScardListReaders()給出）。（3）dwShareMode：輸入類(lèi)型；應用程序對智能卡的操作方式，SCARD_SHARE_SHARED（多個(gè)應用共享同一個(gè)智能卡）、SCARD_SHARE_EXCLUSIVE（應用獨占智能卡）、SCARD_SHARE_DIRECT（應用將智能卡作為私有用途，直接操縱智能卡，不允許其它應用訪(fǎng)問(wèn)智能卡）。（4）dwPreferredProtocols：輸入類(lèi)型；連接使用的協(xié)議，SCARD_PROTOCOL_T0（使用T=0協(xié)議）、SCARD_PROTOCOL_T1（使用T=1協(xié)議）。（5）phCard：輸出類(lèi)型；與智能卡連接的句柄。（6）PdwActiveProtocol：輸出類(lèi)型；實(shí)際使用的協(xié)議。
下面是與智能卡建立連接的代碼：
SCARDHANDLE hCardHandle[2];
DWORD dwAP;
lReturn = SCardConnect( hContext, pReaderName[0], SCARD_SHARE_SHARED,
SCARD_PROTOCOL_T0 | SCARD_PROTOCOL_T1, &hCardHandle[0], &dwAP );
if ( lReturn!=SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardConnect\n");
exit(1);
}
與智能卡建立連接后，就可以向智能卡發(fā)送指令，與其交換數據了。
3.4 向智能卡發(fā)送指令
函數ScardTransmit()向智能卡發(fā)送指令，并接受返回的數據。
函數原型：LONG SCardTransmit(SCARDHANDLE hCard, LPCSCARD_I0_REQUEST pioSendPci, LPCBYTE pbSendBuffer, DWORD cbSendLength, LPSCARD_IO_REQUEST pioRecvPci, LPBYTE pbRecvBuffer, LPDWORD pcbRecvLength);
各個(gè)參數的含義：（1）hCard：輸入類(lèi)型；與智能卡連接的句柄。（2）pioSendPci：輸入類(lèi)型；指令的協(xié)議頭結構的指針，由SCARD_IO_REQUEST結構定義。后面是使用的協(xié)議的協(xié)議控制信息。一般使用系統定義的結構，SCARD_PCI_T0（T=0協(xié)議）、 SCARD_PCI_T1（T=1協(xié)議）、SCARD_PCI_RAW（原始協(xié)議）。（3）pbSendBuffer：輸入類(lèi)型；要發(fā)送到智能卡的數據的指針。（4）cbSendLength：輸入類(lèi)型；pbSendBuffer的字節數目。（5）pioRecvPci：輸入輸出類(lèi)型；指令協(xié)議頭結構的指針，后面是使用的協(xié)議的協(xié)議控制信息，如果不返回協(xié)議控制信息，可以為NULL。（6）pbRecvBuffer：輸入輸出類(lèi)型；從智能卡返回的數據的指針。（7）pcbRecvLength：輸入輸出類(lèi)型；pbRecvBuffer的大小和實(shí)際大小。
對于T=0協(xié)議，收發(fā)緩沖的用法如下：
（a）向智能卡發(fā)送數據：要向智能卡發(fā)送n>0字節數據時(shí)，pbSendBuffer 前4字節分別為T(mén)=0的CLA、INS、P1、P2，第5字節是n，隨后是n字節的數據；cbSendLength值為n+5（4字節頭+1字節Lc+n字節數據）。PbRecvBuffer將接收SW1、SW2狀態(tài)碼；pcbRecvLength值在調用時(shí)至少為2，返回后為2。
BYTE recvBuffer[260];
int sendSize, recvSize;
BTYE sw1, sw2;
BYTE select_mf[]={0xC0, 0xA4, 0x00, 0x00, 0x02, 0x3F, 0x00};
sendSize=7;
recvSize=sizeof(recvBuffer);
lReturn = SCardTransmit(hCardHandle[0], SCARD_PCI_T0, select_mf, sendSize,
NULL, recvBuffer, &recvSize);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardTransmit\n");
exit(1);
}
//返回的數據，recvSize=2
sw1=recvBuffer[recvSize-2];
sw2=recvBuffer[recvSize-1];
（b）從智能卡接收數據：為從智能卡接收n>0字節數據，pbSendBuffer 前4字節分別為T(mén)=0的CLA、INS、P1、P2，第5字節是n（即Le），如果從智能卡接收256字節，則第5字節為0；cbSendLength值為5（4字節頭+1字節Le）。PbRecvBuffer將接收智能卡返回的n字節，隨后是SW1、SW2狀態(tài)碼；pcbRecvLength的值在調用時(shí)至少為 n+2，返回后為n+2。
BYTE get_challenge[]={0x00, 0x84, 0x00, 0x00, 0x08};
sendSize=5;
recvSize=sizeof(recvBuffer);
lReturn = SCardTransmit(hCardHandle[0], SCARD_PCI_T0, get_challenge,
sendSize, NULL, recvBuffer, &recvSize);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardTransmit\n");
exit(1);
}
//返回的數據, recvSize=10
sw1=recvBuffer[recvSize-2];
sw2=recvBuffer[recvSize-1];
//data=recvBuffer[0]----recvBuffer[7]
（c）向智能卡發(fā)送沒(méi)有數據交換的命令：應用程序既不向智能卡發(fā)送數據，也不從智能卡接收數據，pbSendBuffer 前4字節分別為T(mén)=0的CLA、INS、P1、P2，不發(fā)送P3；cbSendLength 值必須為4。PbRecvBuffer從智能卡接收SW1、SW2狀態(tài)碼；pcbRecvLength值在調用時(shí)至少為2，返回后為2。
BYTE set_flag[]={0x80, 0xFE, 0x00, 0x00};
sendSize=4;
recvSize=sizeof(recvBuffer);
lReturn = SCardTransmit(hCardHandle[0], SCARD_PCI_T0, set_flag, sendSize,
NULL, recvBuffer, &recvSize);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardTransmit\n");
exit(1);
}
//返回的數據，recvSize=2
sw1=recvBuffer[recvSize-2];
sw2=recvBuffer[recvSize-1];
（d）向智能卡發(fā)送具有雙向數據交換的命令：T=0協(xié)議中，應用程序不能同時(shí)向智能卡發(fā)送數據，并從智能卡接收數據，即發(fā)送到智能卡的指令中，不能同時(shí)有Lc和Le。這只能分兩步實(shí)現：向智能卡發(fā)送數據，接收智能卡返回的狀態(tài)碼，其中，SW2是智能卡將要返回的數據字節數目；從智能卡接收數據（指令為0x00、0xC0、0x00、0x00、Le）。
BYTE get_response={0x00, 0xc0, 0x00, 0x00, 0x00};
BYTE internal_auth[]={0x00, 0x88, 0x00, 0x00, 0x08, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08};
sendSize=13;
recvSize=sizeof(recvBuffer);
lReturn = SCardTransmit(hCardHandle[0], SCARD_PCI_T0, internal_auth,
sendSize, NULL, recvBuffer, &recvSize);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardTransmit\n");
exit(1);
}
//返回的數據，recvSize=2
sw1=recvBuffer[recvSize-2];
sw2=recvBuffer[recvSize-1];
if ( sw1!=0x61 )
{
printf("Failed Command\n");
exit(1);
}
get_response[4]=sw2;
sendSize=5;
recvSize=sizeof(recvBuffer);
lReturn = SCardTransmit(hCardHandle[0], SCARD_PCI_T0, get_response,
sendSize, NULL, recvBuffer, &recvSize);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardTransmit\n");
exit(1);
}
//返回的數據，recvSize=10
sw1=recvBuffer[recvSize-2];
sw2=recvBuffer[recvSize-1];
//data=recvBuffer[0]----recvBuffer[7]
3.5 斷開(kāi)與讀卡器（智能卡）的連接
在與智能卡的數據交換完成后，可以使用函數ScardDisconnect()終止應用與智能卡之間的連接。
函數原型：LONG SCardDisconnect(SCARDHANDLE hCard, DWORD dwDisposition);
各個(gè)參數的含義：（1）hCard：輸入類(lèi)型；與智能卡連接的句柄。（2）dwDisposition：輸入類(lèi)型；斷開(kāi)連接時(shí)，對智能卡的操作，SCARD_LEAVE_CARD（不做任何操作）、SCARD_RESET_CARD（復位智能卡）、SCARD_UNPOWER_CARD（給智能卡掉電）、SCARD_EJECT_CARD（彈出智能卡）。
下面是斷開(kāi)與智能卡連接的代碼：
lReturn = SCardDisconnect(hCardHandle[0], SCARD_LEAVE_CARD);
if ( lReturn != SCARD_S_SUCCESS )
{
printf("Failed SCardDisconnect\n");
exit(1);
}
3.6 釋放資源管理上下文
在應用程序終止前時(shí)，應該調用函數ScardReleaseContext()釋放資源管理器的上下文。
函數原型：LONG SCardReleaseContext(SCARDCONTEXT hContext);
各個(gè)參數含義：（1）hContext：輸入類(lèi)型；ScardEstablishContext()建立的資源管理器上下文的句柄，不能為NULL。
下面是釋放資源管理上下文的代碼：
lReturn = SCardReleaseContext(hSC);
if ( lReturn!=SCARD_S_SUCCESS )
printf("Failed SCardReleaseContext\n");
4 小結
以上介紹的通過(guò)PC/SC來(lái)操作智能卡的流程，可以封裝在一個(gè)類(lèi)中。例如，我們可以設計一個(gè)類(lèi):
class CSmartReader
{
private:
SCARDCONTEXT hSC;
LONG lReturn;
char mszReaders[1024];
LPTSTR pReader, pReaderName[2];
DWORD dwLen;
int nReaders, nCurrentReader;
SCARDHANDLE hCardHandle[2];
DWORD dwAP;
public:
CSmartReader(); //建立上下文、取讀卡器列表
~CSmartReader(); //釋放上下文
void SetCurrentReader(int currentReader);
int GetReaders(); //獲得讀卡器數目
int ConnectReader(); //與當前讀卡器建立連接
int DisConnectReader(); //與當前讀卡器斷開(kāi)連接
int SendCommand(BYTE command[], int commandLength, BYTE result[], int *resultLength); //向讀卡器發(fā)送命令，并接收返回的數據。返回值為sw
};
這樣，我們就可以方便地使用PC/SC接口了。
