Smart cards sous Linux

Les smart cards (carte à puce, carte sans contact…) sont des cartes intelligentes qui embarquent un microcontrôleur ou un microprocesseur. Le nombre d'application est illimité.

Les exemples les plus populaires de smart cards sont les cartes de paiement, les cartes vitales, les cartes de transport ou encore les cartes de fidélité distribuées en grandes surfaces.

L'utilisation d'une smart card requiert l'installation sur la machine d'un lecteur de carte et une interface de communication.

Personal computer/Smart Card (ou PC/SC) est une bibliothèque logicielle pour l'accès à des cartes à puce sous Microsoft Windows. Une implémentation libre de PC/SC, appelée PC/SC Lite, est disponible sous GNU/Linux et distribuée avec Mac OS X. La spécification de cette bibliothèque est faite par le PC/SC Workgroup, composé de grands fabricants de carte à puce ou d'ordinateur. Son but est d'assurer une base standard de commandes pour permettre une meilleure interopérabilité entre PC, lecteurs de carte et cartes à puce elles-mêmes. (Sources : Wikipédia)

La gestion des lecteurs PC/SC n'est pas native sous Linux, mais peut être très facilement ajoutée par l'installation des paquets pcscd,libpcsclite1 qui installent respectivement le démon PC/SC et la bibliothèque de communication :

sudo apt-get install pcscd libpcsclite1

Par la suite suivant votre lecteur, il vous faudra installer le driver PC/SC correspondant à votre périphérique. Un certain nombre est déjà fourni dans les dépôts Ubuntu.

$> apt-cache search "PC/SC driver"
libacr38u - PC/SC driver for the ACR38U smart card reader
libasedrive-serial - PC/SC driver for the Athena ASEDrive IIIe serial smart card reader
libasedrive-usb - PC/SC driver for the Athena ASEDrive IIIe USB smart card reader
libccid - PC/SC driver for USB CCID smart card readers
libgcr410 - PC/SC driver for GemPlus GCR410 serial SmartCard interface
libgempc410 - PC/SC driver for the GemPC 410, 412, 413 and 415 smart card readers
libgempc430 - PC/SC driver for the GemPC 430, 432, 435 smart card readers
pcsc-omnikey - PC/SC driver for Omnikey Cardman Smartcard readers (binary-only)

Le paquet libccid installé par défaut avec pcscd est le driver PC/SC pour le standard CCID. Il permet la reconnaissance d'un grand nombre de lecteurs génériques basés sur ce standard.

Pour vérifier que tout fonctionne, vous pouvez utiliser l'outil pcsc_scan du paquet pcsc-tools.

sudo apt-get install pcsc-tools
pcsc_scan

Celui ci vous listera les lecteurs reconnu et les cartes détectés sur ceux-ci avec quelques informations supplémentaires.

L'API Java Smart Card I/O défini par la JSR 268 est une API pour le langage Java permettant la communication avec les smart cards en utilisant l'ISO/IEC 7816-4 APDUs. Elle permet ainsi la lecture et l'écriture des cartes et fonctionne avec le lecteur PC/SC.

Un des ses atouts majeurs et que couplé à une applet Java, elle permet l'utilisation des cartes directement depuis le navigateur Web.

Cette API a été introduit depuis Java 1.6 et est disponible et fonctionnelle avec les implémentations Java de Sun et openJDK.

import javax.smartcardio.*;
import java.util.*;

public class TestSmartCardIO {

	public static String toString(byte[] bytes) {
		StringBuffer sbTmp = new StringBuffer();
		for(byte b : bytes){
			sbTmp.append(String.format("%X", b));
		}
		return sbTmp.toString();
	}

	public static void main(String[] args) {

		try {
			// Show the list of available terminals
			// On Windows see HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Cryptography\Calais\Readers
			TerminalFactory factory = TerminalFactory.getDefault();
			List terminals = factory.terminals().list();
			System.out.println("Terminals count: " + terminals.size());
			System.out.println("Terminals: " + terminals);

			// Get the first terminal in the list
			CardTerminal terminal = (CardTerminal) terminals.get(0);

			// Establish a connection with the card using
			// "T=0", "T=1", "T=CL" or "*"
			Card card = terminal.connect("*");
			System.out.println("Card: " + card);

			// Get ATR
			byte[] baATR = card.getATR().getBytes();
			System.out.println("ATR: " + TestSmartCardIO.toString(baATR) );

			// Select Card Manager
			// - Establish channel to exchange APDU
			// - Send SELECT Command APDU
			// - Show Response APDU
			CardChannel channel = card.getBasicChannel();

			//SELECT Command
			// See GlobalPlatform Card Specification (e.g. 2.2, section 11.9)
			// CLA: 00
			// INS: A4
			// P1: 04 i.e. b3 is set to 1, means select by name
			// P2: 00 i.e. first or only occurence
			// Lc: 08 i.e. length of AID see below
			// Data: A0 00 00 00 03 00 00 00
			// AID of the card manager,
			// in the future should change to A0 00 00 01 51 00 00

			byte[] baCommandAPDU = {(byte) 0x00, (byte) 0xA4, (byte) 0x04, (byte) 0x00, (byte) 0x08, (byte) 0xA0, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x03, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00};
			System.out.println("APDU >>>: " + TestSmartCardIO.toString(baCommandAPDU));

			ResponseAPDU r = channel.transmit(new CommandAPDU(baCommandAPDU));
			System.out.println("APDU <<<: " + TestSmartCardIO.toString(r.getBytes()));

			// Disconnect
			// true: reset the card after disconnecting card.

			card.disconnect(true);
		} catch(Exception ex)  {
			ex.printStackTrace();
		}
	}
} 

Généralement, sous Eclipse vous obtiendrez sur les classes de l'API un message d'erreur de ce type :

Pour pallier à ce problème, il faut lever les restrictions d'Eclipse sur la JVM.

• Clic droit sur votre projet puis Properties
• Dans la section Java Build Path, onglet Librairies, choisissez la ligne Access rules puis bouton Edit.
• Dans la fenêtre, ajouter une règle avec le bouton Add.
• Dans Resolution, choisir "Accessible" et dans Rule pattern mettre "javax/smartcardio/**".
• Enfin valider.

Désormais, vos classes sont accessibles.

Si votre cible est correctement détectée avec pcsc_scan mais pas avec Java, ceci est du à un bug dans Ubuntu (ou Java au choix).

Par défaut, l'API Java cherche libpcsclite.so dans les dossiers /usr/lib:/usr/lib64:/usr/local/lib:/usr/local/lib64. Cependant, sous Ubuntu, elle se situe dans le dossier /lib.

Pour y remédier, plusieurs solutions :

Sous architecture x86 :

sudo ln -s /lib/libpcsclite.so.1 /usr/local/lib/libpcsclite.so

Sous architecture amd64 :

sudo ln -s /lib/libpcsclite.so.1 /usr/local/lib64/libpcsclite.so

java -Dsun.security.smartcardio.library=/usr/local/lib/libpcsclite.so TestSmartCardIO 

Rechercher le fichier dans /lib dans le code :

File libPcscLite = new File("/lib/libpcsclite.so.1");
if (libPcscLite.exists()) {
  System.setProperty("sun.security.smartcardio.library", libPcscLite.getAbsolutePath());
}

Voici une liste non exhaustive d'outils pour les Smart Cards :

• Le package pcsc_tools qui contient les outils suivant :
  • pcsc_scan : un petit script d'exemple qui détecte les périphériques et leurs cartes
  • gscriptor : un petit logiciel avec interface graphique qui permet d'envoyer des commandes APDU.
• Les outils SpringCard : SpringCard met à disposition des outils gratuit pour PC/SC sur son site
  • SpringCard PC/SC Quickstart : fonctionne sous Windows (mais peut être qu'avec Wine ou Mono…)
  • Applet Java en ligne : permet de tester facilement si javax.smartcardio fonctionne chez vous

Article de Linux Magazine sur les Smart Cards Liste d'outils PCSC recensé par SpringCard

Contributeurs :

• SaiyanRiku ;