VC中PC/SC智能卡接口的編程
文章出處：http://5052h112.com 作者：蔣遂平 人氣： 發表時間：2011年10月09日
1 引言
完整的智能卡應用系統由后臺服務程序、主機或終端應用程序和智能卡等組成，其中，后臺服務程序提供了支持智能卡的服務。例如，在一個電子付款系統中，后臺服務程序可以提供到信用卡和帳戶信息的訪問；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、手機或者一個安全子系統中，終端應用程序要處理用戶、智能卡和后臺服務程序之間的通訊；智能卡則存儲用戶的一些信息。
終端應用程序需要通過讀卡器來訪問智能卡，在一個系統中，通常存在多家廠商提供的讀卡器，因此需要一個統一的讀卡器設備驅動接口。
隨著智能卡的廣泛應用，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標準接口，實現不同生產商的卡和讀卡器之間的互操作性，其獨立于設備的 API使得應用程序開發人員不必考慮當前實現形式和將來實現形式之間的差異，并避免了由于基本硬件改變而引起的應用程序變更，從而降低了軟件開發成本。
Microsoft在其Platform SDK中實現了PC/SC，作為連接智能卡讀卡器與計算機的一個標準模型，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接口來訪問智能卡。
2 PC/SC概述
PC/SC接口包含30多個以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多個函數中，常用的函數只有幾個，與智能卡的訪問流程（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);
各個參數的含義：（1）dwScope：輸入類型；表示資源管理器上下文范圍，取值為：SCARD_SCOPE_USER（在用戶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：輸入類型；保留，必須為NULL。（3）pvReserved2：輸入類型；保留，必須為NULL。（4）phContext：輸出類型；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);
各個參數的含義：（1）hContext：輸入類型；ScardEstablishContext()建立的資源管理器上下文的句柄，不能為NULL。（2）mszGroups：輸入類型；讀卡器組名，為NULL時，表示列出所有讀卡器。（3）mszReaders：輸出類型；系統中安裝的讀卡器的名字，各個名字之間用’\0’分隔，最后一個名字后面為兩個連續的’\0’。（4）pcchReaders：輸入輸出類型；mszReaders的長度。
系統中可能安裝多個讀卡器，因此，需要保存各個讀卡器的名字，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個讀卡器
pReaderName[nReaders++]=pReader;
printf("Reader: %S\n", pReader );
//下一個讀卡器名
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連接。
函數原型：LONG SCardConnect(SCARDCONTEXT hContext, LPCTSTR szReader, DWORD dwShareMode, DWORD dwPreferredProtocols, LPSCARDHANDLE phCard, LPDWORD pdwActiveProtocol);
各個參數的含義：（1）hContext：輸入類型；ScardEstablishContext()建立的資源管理器上下文的句柄。（2）szReader：輸入類型；包含智能卡的讀卡器名稱（讀卡器名稱由ScardListReaders()給出）。（3）dwShareMode：輸入類型；應用程序對智能卡的操作方式，SCARD_SHARE_SHARED（多個應用共享同一個智能卡）、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，不允許其它應用訪問智能卡）。（4）dwPreferredProtocols：輸入類型；連接使用的協議，SCARD_PROTOCOL_T0（使用T=0協議）、SCARD_PROTOCOL_T1（使用T=1協議）。（5）phCard：輸出類型；與智能卡連接的句柄。（6）PdwActiveProtocol：輸出類型；實際使用的協議。
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，就可以向智能卡發送指令，與其交換數據了。
3.4 向智能卡發送指令
函數ScardTransmit()向智能卡發送指令，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);
各個參數的含義：（1）hCard：輸入類型；與智能卡連接的句柄。（2）pioSendPci：輸入類型；指令的協議頭結構的指針，由SCARD_IO_REQUEST結構定義。后面是使用的協議的協議控制信息。一般使用系統定義的結構，SCARD_PCI_T0（T=0協議）、 SCARD_PCI_T1（T=1協議）、SCARD_PCI_RAW（原始協議）。（3）pbSendBuffer：輸入類型；要發送到智能卡的數據的指針。（4）cbSendLength：輸入類型；pbSendBuffer的字節數目。（5）pioRecvPci：輸入輸出類型；指令協議頭結構的指針，后面是使用的協議的協議控制信息，如果不返回協議控制信息，可以為NULL。（6）pbRecvBuffer：輸入輸出類型；從智能卡返回的數據的指針。（7）pcbRecvLength：輸入輸出類型；pbRecvBuffer的大小和實際大小。
對于T=0協議，收發緩沖的用法如下：
（a）向智能卡發送數據：要向智能卡發送n>0字節數據時，pbSendBuffer 前4字節分別為T=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狀態碼；pcbRecvLength值在調用時至少為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=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狀態碼；pcbRecvLength的值在調用時至少為 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）向智能卡發送沒有數據交換的命令：應用程序既不向智能卡發送數據，也不從智能卡接收數據，pbSendBuffer 前4字節分別為T=0的CLA、INS、P1、P2，不發送P3；cbSendLength 值必須為4。PbRecvBuffer從智能卡接收SW1、SW2狀態碼；pcbRecvLength值在調用時至少為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）向智能卡發送具有雙向數據交換的命令：T=0協議中，應用程序不能同時向智能卡發送數據，并從智能卡接收數據，即發送到智能卡的指令中，不能同時有Lc和Le。這只能分兩步實現：向智能卡發送數據，接收智能卡返回的狀態碼，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);
各個參數的含義：（1）hCard：輸入類型；與智能卡連接的句柄。（2）dwDisposition：輸入類型；斷開連接時，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，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);
各個參數含義：（1）hContext：輸入類型；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PC/SC來操作智能卡的流程，可以封裝在一個類中。例如，我們可以設計一個類:
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(); //與當前讀卡器斷開連接
int SendCommand(BYTE command[], int commandLength, BYTE result[], int *resultLength); //向讀卡器發送命令，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。
