Java Card CAP文件分析

JAVA 智能的可執行文件（CAP 文件）是編譯多個應用程序（Applet）的生成結果，包含了一個包中定義的所有類和接口，與包之間是一一對應的關係。實際髮卡操作時，首先需要將該可執行文件下載至卡片中，並安裝需要的應用實例；用戶使用該安裝的應用實例執行操作功能。

CAP文件包含12個組件：

Component Type	Value
COMPONENT_Header	1
COMPONENT_Directory	2
COMPONENT_Applet	3
COMPONENT_Import	4
COMPONENT_ConstantPool	5
COMPONENT_Class	6
COMPONENT_Method	7
COMPONENT_StaticField	8
COMPONENT_ReferenceLocation	9
COMPONENT_Export	10
COMPONENT_Descriptor	11
COMPONENT_Debug	12

注意：
一個完整的CAP文件，除Applet、Export 和Debug組件是可選外，其他均爲必選。每個組件封裝成一個CAP包，包含在Jar包中。最後在卡上只保留了5個組件：COMPONET_Method，COMPONET_Class，COMPONET_ConstantPool，COMPONET_StaticField和 COMPONET_Export。其餘的組件只是安裝時提取有用信息而不在卡中保存。

12個組件中，類class組件保存本應用聲明的所有類和接口的信息； 方法method組件保存本應用聲明的所有方法和接口，method中利用2字節索引index引用類、方法和域；常數池constant pool組件保存method組件引用的所有類、方法和域信息，分爲類、實例域、虛方法、父方法、靜態域和靜態方法6類，每組信息爲4個字節；相關地址reference location組件保存method組件中索引的偏移。

對於JavaCard而言，應用程序的下載過程是即CAP文件寫入到EEPROM的過程，即是對CAP文件的下載過程。在CAP文件的下載過程中，需要將一部分組件進行解析，同時對reference location中指定的位置進行鏈接，能夠鏈接到method組件中的一個索引號，並根據索引號查找constant pool中保存的、與該索引號對應的類、方法或域在 EEPROM中的實際地址，調用實際地址中存儲的數據。也就是說，方法的調用其實是需要兩個步驟來實現的：

1. 根據reference location中指定的位置進行鏈接，獲取method組件中的索引號；
2. 根據索引號查找constant pool中保存的、與該索引號對應的類、方法或域在EEPROM中的實際地址，調用實際地址中存儲的數據。

查看一個CAP文件的組件，可以通過兩種方法實現：

• 解壓縮軟件直接解壓得到
• 通過JCK中的capdump將其分解成各個組件

下面是加壓cap的java源碼：

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.List;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
import android.os.Environment;
import android.util.Log;

public class Cap {
    static final String TAG = "cap";
    static public final String CAP_DIRECTORY = "//mnt//sdcard//cap//";
    static final int READ_LENGTH = 1024;

    private List<String> mCapFileList;

    public void loadCapFile(String CapFileName) {
        try {
            if (!Environment.getExternalStorageState().equals(
                    Environment.MEDIA_MOUNTED)) {
                Log.e(TAG, "SD card not available!");
                return;
            }
            File file = new File(CAP_DIRECTORY + CapFileName);
            if (!file.exists()) {
                Log.e(TAG, CAP_DIRECTORY + "safe.cap not available!");
                return;
            }
            mCapFileList = new ArrayList<String>();
            mCapFileList.clear();
            BufferedOutputStream dest = null;
            BufferedInputStream is = null;
            ZipEntry entry;
            ZipFile zipfile = new ZipFile(file);
            Enumeration<? extends ZipEntry> e = zipfile.entries();
            while (e.hasMoreElements()) {
                entry = (ZipEntry) e.nextElement();
                String fileName = entry.getName();
                if (fileName.endsWith(".MF"))
                    continue;

                if (fileName.contains("/")) {
                    int dir = fileName.lastIndexOf("/");
                    String root = CAP_DIRECTORY + fileName.substring(0, dir);
                    File path = new File(root);
                    if (!path.exists()) {
                        path.mkdirs();
                    }
                }
                int count;
                byte data[] = new byte[READ_LENGTH];
                mCapFileList.add(CAP_DIRECTORY + entry.getName());

                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(CAP_DIRECTORY
                        + entry.getName());
                dest = new BufferedOutputStream(fos, READ_LENGTH);

                is = new BufferedInputStream(zipfile.getInputStream(entry));
                while ((count = is.read(data, 0, READ_LENGTH)) != -1) {
                    dest.write(data, 0, count);
                }
                dest.flush();
                dest.close();
                is.close();
                fos.close();
            }
        } catch (Exception e) {
            Log.e(TAG, "loadCap: " + e.getMessage());
        }
    }

    public List<String> getCapFileList() {
        return mCapFileList;
    }
}

使用方法

Cap cap = new Cap();
cap.loadCapFile("HelloWorld.cap");

就可以解壓出各個組件，他們也是cap文件。

所有的組件均有通用結構格式，如下：

component {
    u1 tag      //u1表示無符號單字節類型的數據變量類型；tag爲組件索引號，按照上面組件名稱的順序從1至12排列

    u2 size     //u2表示無符號雙字節的數據變量類型；size爲可變長度數組info[]的元素個數

    u1 info[]   //數組info[]中含了組件的所有信息，依據各組件屬性不同而各不相同
}

比如Applet.cap的十六進制數據是: 
0300090105c0c1c2c3c40085

第一個03是tag，然後是0009是size，說明info爲9個字符，01標示了這是包中的第一個applet，05爲該Applet的AID的長度，後面的c0c1c2c3c4即爲applet的AID，後面的0085是該Applet的install_method_offset，即當前Applet中的install()在Method組件info[]中的偏移。

推薦的CAP組件安裝順序：

1. COMPONENT_Header
2. COMPONENT_Directory
3. COMPONENT_Import
4. COMPONENT_Applet
5. COMPONENT_Class
6. COMPONENT_Method
7. COMPONENT_StaticField
8. COMPONENT_Export
9. COMPONENT_ConstantPool
10. COMPONENT_ReferenceLocation
11. COMPONENT_Descriptor (optional)

COMPONENT_Debug組件不需要下載到卡內。

作者：fish

轉載：http://www.dreamingfish123.info/?p=818