Android NFC APDU

本文来自http://blog.csdn.net/hellogv/

最近NFC支付挺火的，趁国庆宅在家，学习下Android 卡模拟(Host-based Card Emulation)。HCE的特点是模拟智能IC卡(ISO 7816-4)，可用于金融和行业应用，相应地，CardReader例子中使用IsoDep。

智能IC卡本身是一个微型计算机，常见为Java Card平台，特别是多功能集于一身的卡（如联名卡），Java Card比J2ME更加硬件受限。Java Card可以运行一到多个Java Applet，这些Applet也就是卡应用，例如一张能刷公交的银行卡可能就包含了2个Applet。每个Applet都有一个AID，受理终端（刷卡设备）通过AID来找到对应的卡应用（受理终端向卡发送SELECT命令），受理终端找到对应的卡应用后就可以进行数据交互，交互的数据一般是密文，不联机解密的话，用对称算法，联机解密的话，用非对称和对称算法都行。

HCE是软件模拟的智能IC卡，所以也会有AID。本文CardEmulation只注册一个AID。本文的代码改自Android 4.4 Sample，没改动CardEmulation，简化CardReader并支持Android 2.3系统，适应低版本的NFC手机做虚拟卡的卡读取了。使用努比亚Z7 MAX做CardEmulation，小米 2A作CardReader。本文的代码可以到http://pan.baidu.com/s/1o6JnXr0下载。个人觉得阅读CardReader核心代码更能了解2者交互的过程：

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1. public final class CardReader {  
2.     private static final String TAG = "LoyaltyCardReader";  
3.     // AID for our loyalty card service.  
4.     private static final String SAMPLE_LOYALTY_CARD_AID = "F222222222";  
5.     // ISO-DEP command HEADER for selecting an AID.  
6.     // Format: [Class | Instruction | Parameter 1 | Parameter 2]  
7.     private static final String SELECT_APDU_HEADER = "00A40400";  
8.     // "OK" status word sent in response to SELECT AID command (0x9000)  
9.     private static final byte[] SELECT_OK_SW = {(byte) 0x90, (byte) 0x00};  
10.   
11.     public static String[][] TECHLISTS;  
12.     public static IntentFilter[] FILTERS;  
13.   
14.     static {  
15.         try {  
16.             //the tech lists used to perform matching for dispatching of the ACTION_TECH_DISCOVERED intent  
17.             TECHLISTS = new String[][] { { IsoDep.class.getName() },  
18.                     { NfcV.class.getName() }, { NfcF.class.getName() }, };  
19.   
20.             FILTERS = new IntentFilter[] { new IntentFilter(  
21.                     NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED, "*/*") };  
22.         } catch (Exception e) {  
23.         }  
24.     }  
25.       
26.     static public String tagDiscovered(Tag tag) {  
27.         Log.i(TAG, "New tag discovered");  
28.         // Android's Host-based Card Emulation (HCE) feature implements the  
29.         // ISO-DEP (ISO 14443-4)  
30.         // protocol.  
31.         //  
32.         // In order to communicate with a device using HCE, the discovered tag  
33.         // should be processed  
34.         // using the IsoDep class.  
35.         IsoDep isoDep = IsoDep.get(tag);  
36.         if (isoDep != null) {  
37.             try {  
38.                 // Connect to the remote NFC device  
39.                 isoDep.connect();  
40.                 // Build SELECT AID command for our loyalty card service.  
41.                 // This command tells the remote device which service we wish to  
42.                 // communicate with.  
43.                 Log.i(TAG, "Requesting remote AID: " + SAMPLE_LOYALTY_CARD_AID);  
44.                 byte[] command = BuildSelectApdu(SAMPLE_LOYALTY_CARD_AID);  
45.                 // Send command to remote device  
46.                 Log.i(TAG, "Sending: " + ByteArrayToHexString(command));  
47.                 byte[] result = isoDep.transceive(command);  
48.                 // If AID is successfully selected, 0x9000 is returned as the  
49.                 // status word (last 2  
50.                 // bytes of the result) by convention. Everything before the  
51.                 // status word is  
52.                 // optional payload, which is used here to hold the account  
53.                 // number.  
54.                 int resultLength = result.length;  
55.                 byte[] statusWord = { result[resultLength - 2],  
56.                         result[resultLength - 1] };  
57.                 byte[] payload = Arrays.copyOf(result, resultLength - 2);  
58.                 if (Arrays.equals(SELECT_OK_SW, statusWord)) {  
59.                     // The remote NFC device will immediately respond with its  
60.                     // stored account number  
61.                     String accountNumber = new String(payload, "UTF-8");  
62.                     Log.i(TAG, "Received: " + accountNumber);  
63.                     // Inform CardReaderFragment of received account number  
64.                     return accountNumber;  
65.                 }  
66.             } catch (IOException e) {  
67.                 Log.e(TAG, "Error communicating with card: " + e.toString());  
68.             }  
69.         }  
70.         return null;  
71.     }  
72.   
73.     public static String load(Parcelable parcelable) {  
74.         // 从Parcelable筛选出各类NFC标准数据  
75.         final Tag tag = (Tag) parcelable;  
76.         return tagDiscovered(tag);  
77.     }  
78.   
79.   
80.     /**  
81.      * Build APDU for SELECT AID command. This command indicates which service a reader is  
82.      * interested in communicating with. See ISO 7816-4.  
83.      *  
84.      * @param aid Application ID (AID) to select  
85.      * @return APDU for SELECT AID command  
86.      */  
87.     public static byte[] BuildSelectApdu(String aid) {  
88.         // Format: [CLASS | INSTRUCTION | PARAMETER 1 | PARAMETER 2 | LENGTH | DATA]  
89.         return HexStringToByteArray(SELECT_APDU_HEADER + String.format("%02X", aid.length() / 2) + aid);  
90.     }  
91.   
92.     /** 
93.      * Utility class to convert a byte array to a hexadecimal string. 
94.      * 
95.      * @param bytes Bytes to convert 
96.      * @return String, containing hexadecimal representation. 
97.      */  
98.     public static String ByteArrayToHexString(byte[] bytes) {  
99.         final char[] hexArray = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};  
100.         char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];  
101.         int v;  
102.         for ( int j = 0; j < bytes.length; j++ ) {  
103.             v = bytes[j] & 0xFF;  
104.             hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];  
105.             hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];  
106.         }  
107.         return new String(hexChars);  
108.     }  
109.   
110.     /** 
111.      * Utility class to convert a hexadecimal string to a byte string. 
112.      * 
113.      * <p>Behavior with input strings containing non-hexadecimal characters is undefined. 
114.      * 
115.      * @param s String containing hexadecimal characters to convert 
116.      * @return Byte array generated from input 
117.      */  
118.     public static byte[] HexStringToByteArray(String s) {  
119.         int len = s.length();  
120.         byte[] data = new byte[len / 2];  
121.         for (int i = 0; i < len; i += 2) {  
122.             data[i / 2] = (byte) ((Character.digit(s.charAt(i), 16) << 4)  
123.                     + Character.digit(s.charAt(i+1), 16));  
124.         }  
125.         return data;  
126.     }  

简单地说：

1。CardReader使用SAMPLE_LOYALTY_CARD_AID + SELECT_APDU_HEADER 生成 SELECT APDU;

2。CardReader发送SELECT APDU到CardEmulation后，CardEmulation返回SELECT_OK_SW + accountNumber。

其中SAMPLE_LOYALTY_CARD_AID ，SELECT_APDU_HEADER ，SELECT_OK_SW 都必须是CardReader与CardEmulation双方定义好的。

另外，CardReader在4.4和4.4以下系统的用法也略有不同，4.4以下系统用onNewIntent（），4.4系统就要通过enableReaderMode（）方法，如果4.4系统用onNewIntent（）的话，会导致一直P2P，而不是卡与读卡器的关系。

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1. public final class NFCard extends Activity {  
2.     private NfcAdapter nfcAdapter;  
3.     private PendingIntent pendingIntent;  
4.     private EditText board;  
5.     private int sysVersion;  
6.     @Override  
7.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
8.         super.onCreate(savedInstanceState);  
9.         setContentView(R.layout.cardreader);  
10.         board = (EditText) this.findViewById(R.id.editText1);  
11.   
12.         nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);  
13.         pendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this,  
14.                 getClass()).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);  
15.   
16.         //区分系统版本  
17.         sysVersion = Integer.parseInt(VERSION.SDK);  
18.         if(sysVersion<19)  
19.             onNewIntent(getIntent());  
20.     }  
21.   
22.   
23.     @Override  
24.     protected void onPause() {  
25.         super.onPause();  
26.   
27.         if (nfcAdapter != null){  
28.             nfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);  
29.             disableReaderMode();  
30.         }  
31.     }  
32.   
33.     @Override  
34.     protected void onResume() {  
35.         super.onResume();  
36.   
37.         if (nfcAdapter != null){  
38.             nfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, pendingIntent,  
39.                     CardReader.FILTERS, CardReader.TECHLISTS);  
40.             enableReaderMode();  
41.         }  
42.         Log.e("NFC----", IsoDep.class.getName());  
43.         refreshStatus();  
44.     }  
45.   
46.     @Override  
47.     protected void onNewIntent(Intent intent) {  
48.         super.onNewIntent(intent);  
49.   
50.         final Parcelable p = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);  
51.         Log.d("NFCTAG", intent.getAction());  
52.         board.setText((p != null) ? CardReader.load(p) : null);  
53.     }  
54.   
55.   
56.     @TargetApi(19)   
57.     private void enableReaderMode() {  
58.         if(sysVersion<19)  
59.             return;  
60.           
61.         int READER_FLAGS = NfcAdapter.FLAG_READER_NFC_A | NfcAdapter.FLAG_READER_SKIP_NDEF_CHECK;  
62.         if (nfcAdapter != null) {  
63.             nfcAdapter.enableReaderMode(this, new MyReaderCallback(), READER_FLAGS, null);  
64.         }  
65.     }  
66.   
67.   
68.     @TargetApi(19)   
69.     private void disableReaderMode() {  
70.         if(sysVersion<19)  
71.             return;  
72.           
73.         if (nfcAdapter != null) {  
74.             nfcAdapter.disableReaderMode(this);  
75.         }  
76.     }  
77.   
78.       
79.     @TargetApi(19)   
80.     public class MyReaderCallback implements NfcAdapter.ReaderCallback {  
81.   
82.         @Override  
83.         public void onTagDiscovered(final Tag arg0) {  
84.             NFCard.this.runOnUiThread(new Runnable() {  
85.                 @Override  
86.                 public void run() {  
87.                       
88.                     board.setText(CardReader.tagDiscovered(arg0));  
89.                 }  
90.             });  
91.         }  
92.     }  
93.   
94.       
95.     protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {  
96.         refreshStatus();  
97.     }  
98.   
99.     private void refreshStatus() {  
100.   
101.         final String tip;  
102.         if (nfcAdapter == null)  
103.             tip = this.getResources().getString(R.string.tip_nfc_notfound);  
104.         else if (nfcAdapter.isEnabled())  
105.             tip = this.getResources().getString(R.string.tip_nfc_enabled);  
106.         else  
107.             tip = this.getResources().getString(R.string.tip_nfc_disabled);  
108.   
109.         final StringBuilder s = new StringBuilder(  
110.                 this.getResources().getString(R.string.app_name));  
111.   
112.         s.append("  --  ").append(tip);  
113.         setTitle(s);  
114.     }