CIFRADO DE LA INFORMACIÓN CON ALGORITMOS SIMÉTRICOS USANDO CLAVES DE IDENTIFICACIÓN ÚNICA DE LA JAVA CARD PARA LA JAVA ME

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1 INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA. ÁREA DE TELEMÁTICA PROYECTO FIN DE CARRERA CIFRADO DE LA INFORMACIÓN CON ALGORITMOS SIMÉTRICOS USANDO CLAVES DE IDENTIFICACIÓN ÚNICA DE LA JAVA CARD PARA LA JAVA ME Alumno: Javier Benita Crespo Tutor: Antonio Jesús Sierra Collado

2 Índices Página 2 Índice de Contenidos 1 OBJETIVOS INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN A LAS JAVA CARDS INTRODUCCIÓN LAS SMART CARD Introducción a las smart card Tipos básicos de tarjetas Hardware de las smart cards Comunicación con la smart card Los sistemas operativos de las smart cards Sistemas de smart cards Estándares y especificaciones de smart card Aplicaciones de las smart cards EL PORQUÉ DE LA PLATAFORMA JAVA CARD problemas de las smart cards Beneficios de la tecnología Java Card CONCLUSIONES LA PLATAFORMA JAVA CARD INTRODUCCIÓN COMPONENTES DE LA TECNOLOGÍA JAVA CARD Arquitectura El subconjunto del lenguaje Java Card La máquina virtual de Java El instalador Java Card y el programa de instalación fuera de la tarjeta Entorno de ejecución de Java Card Las API s de Java Card Los applets de Java Card Convención de nombrado de paquetes y applets El proceso de desarrollo de applets Instalación de applets OBJETOS DE JAVA CARD Modelo de memoria de Java Card Objetos persistentes Objetos transitorios Acerca de la creación y borrado de objetos ATOMICIDAD Y TRANSACCIONES Atomicidad Actualizaciones de bloques de datos en un array Transacciones EXCEPCIONES EN JAVA CARD Y MANEJO DE EXCEPCIONES Excepciones en el paquete java.lang Excepciones de Java Card APPLETS DE JAVA CARD Introducción a los applets Clase javacard.framework.applet El método install El método select El método deselect El método process Otros métodos de la clase javacard.framework.applet TRABAJANDO CON APDU S Clase APDU Interfaz ISO Trabajando con APDU s en los applets...78

3 Índices Página Procesado de una APDU específica del protocolo Pasos a seguir para procesar las APDU s CONCLUSIONES JAVA CARD EN LOS DISPOSITIVOS MÓVILES (TARJETA SIM/USIM) INTRODUCCIÓN LA TARJETA SIM/USIM Introducción ICC/UICC: (Universal) Integrated Circuit Card Aplicación SIM/USIM Características de las tarjetas SIM y USIM Compatibilidad GSM/UMTS fase 1 Release LA SIM API Introducción Arquitectura GSM Java Card GSM Framework SIM Toolkit Framework Gestión remota de applets CONCLUSIONES LA PLATAFORMA JAVA ME INTRODUCCIÓN ARQUITECTURA JAVA ME Máquina Virtual Java ME Configuración Perfil MIDLET Que es un MIDlet? Gestor de aplicaciones Ciclo de vida de un MIDlet INTERFACES DE USUARIO Introducción a las interfaces de usuario Funcionamiento de la interfaz de usuario ALMACENAMIENTO PERSISTENTE: RMS Estructura de la API de RMS Operaciones básicas con registros Desplazamiento entre registros de un RecordStore Gestión de eventos de un RecordStore ACCESO A REDES DESDE MIDP Introducción Generic Connection Framework Estructura de la Generic Conection Framework Conectividad en MIDP ACCESO A LA TARJETA SIM: SATSA API Introducción Descripción de las API s de comunicación Descripción de las API s de seguridad CONCLUSIONES APLICACIÓN REALIZADA INTRODUCCIÓN ESTRUCTURA DE LA APLICACIÓN: LADO JAVA CARD Clase ImsiApplet ESTRUCTURA DE LA APLICACIÓN: LADO JAVA ME Clase JaviMidlet PROCESO DE EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN Proceso de ejecución de la parte Java ME Proceso de ejecución de la parte Java Card MUESTRA DE LA EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN Escribiendo el archivo de texto...179

4 Índices Página Encriptación del archivo de texto Desencriptado del archivo cifrado Borrado de archivos CONCLUSIONES PLANIFICACIÓN Y PRESUPUESTO PLANIFICACIÓN TEMPORAL DEL PROYECTO PRESUPUESTO CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS HERRAMIENTAS DE DESARROLLO Y SIMULACIÓN UTILIZADAS ENTORNO DE DESARROLLO: ECLIPSE HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN JAVA ME: WIRELESS TOOLKIT Instalación del Software Introducción Desarrollando MIDlet Suites Trabajando con proyectos Usando el Emulador Monitorizando Aplicaciones Usando SATSA HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN JAVA CARD: JAVA CARD KIT Instalación del software Introducción Conversión de clases a archivo CAP: herramienta converter Generación de las APDUs para la instalación: herramienta scriptgen Envio de las APDUs de instalación: herramienta apdutool Ejecución de applets en la implementación de referencia: cref CÓDIGO DE LA APLICACIÓN CÓDIGO DE LA APLICACIÓN: LADO DE LA TARJETA SIM Clase jbenita.card.imsiapplet CÓDIGO DE LA APLICACIÓN: LADO DEL MÓVIL Clase jbenita.movil.javimidlet Clase org.bouncycastle.crypto.engines.desengine Clase org.bouncycastle.crypto.modes.cbcblockcipher Clase org.bouncycastle.crypto.paddings. PaddedBufferedBlockCipher Clase org.bouncycastle.crypto.paddings.pkcs7padding Interfaz org.bouncycastle.crypto.paddings.blockcipherpadding Clase org.bouncycastle.crypto.bufferedblockcipher Interfaz org.bouncycastle.crypto.blockcipher Clases de excepción de org.bouncycastle.crypto REFERENCIAS...282

5 Índices Página 5 Índice de Ilustraciones Ilustración 1: Smart Cards Ilustración 2: Apariencia física de una smart card Ilustración 3: Puntos de contacto de una smart card Ilustración 4: Estructura de la APDU de comando Ilustración 5: Estructura de la APDU de respuesta Ilustración 6: Casos de APDU de comando y respuesta Ilustración 7: Estructura de ficheros elementales Ilustración 8: Arquitectura Java Card Ilustración 9: Maquina Virtual, parte externa Ilustración 10: Maquina virtual, parte interna Ilustración 11: Instalador Java Card y programa de instalación Ilustración 12: Identificador de aplicación (AID) Ilustración 13: Proceso de desarrollo de un applet Ilustración 14: Objetos transitorios Ilustración 15: Jerarquía de excepcione de Java Card Ilustración 16: Estados de ejecución de un applet Ilustración 17: Comunicación entre un applet y una aplicación del host Ilustración 18: Procesado de la APDU de comando Ilustración 19: Buffer APDU tras invocar al método setincomingandreceive Ilustración 20: Invocación del método receivebytes Ilustración 21: Evolución de la cantidad de memoria de las tarjetas SIM Ilustración 22: Forma y corte transversal de una tarjeta SIM plug-in Ilustración 23: Estructura de ficheros de la tarjeta SIM Ilustración 24: Estructura lógica de la UICC Ilustración 25: Estructura de ficheros de la aplicación USIM Ilustración 26: Esquema de la estructura de una tarjeta SIM Java Card

6 Índices Página 6 Ilustración 27: Java SIM Cards vs Native SIM Cards Ilustración 28: Interés de las operadoras por las características de Java Card Ilustración 29: Arquitectura de GSM Java Card Ilustración 30: Arquitectura del SIM Toolkit Framework Ilustración 31: Secuencia de comandos de una sesión de descarga Ilustración 32: SMS vs SMS vía GPRS Ilustración 33: Proceso de descarga del paquete y la instalación del applet Ilustración 34: Arquitectura Java ME Ilustración 35: Configuraciones Java ME Ilustración 36: Arquitectura del entorno de ejecución Java ME Ilustración 37: Estados de un MIDlet Ilustración 38: Relación entre clases de interfaz de usuario Ilustración 39: jerarquía de las interfaces de conexión del GCF Ilustración 40: SATSA APIs Ilustración 41: Modelo de comunicación de SATSA Ilustración 42: El marco de conexión genérica y conexiones de SATSA Ilustración 43: del objeto remoto en el API cliente JCRMI Ilustración 44: Elementos y flujo de la API cliente JCRMI Ilustración 45: Elementos funcionales de PKI Ilustración 46: Creación de un mensaje cifrado y firmado, usando clave pública Ilustración 47: Descifrado de un mensaje firmado con criptografía de clave pública. 151 Ilustración 48: Proceso de encriptado-desencriptado simétrico Ilustración 49: esquema de funcionamiento de la aplicación Ilustración 50: Entorno de simulación Java Card Ilustración 51: Entorno de simulación Java ME Ilustración 52: menú principal --> añadir línea al archivo de texto Ilustración 53: Introducción de una línea de texto

7 Índices Página 7 Ilustración 54: menú principal --> ver archivo de texto Ilustración 55: Visualización del archivo de texto plano Ilustración 56: menú principal --> Encriptar archivo de texto Ilustración 57: Recibiendo el código IMSI de la tarjeta Ilustración 58: Confirmación de la codificación Ilustración 59: Envío de APDU de SELECT Ilustración 60: Respuesta OK al comando SELECT Ilustración 61: solicitud de envio de clave Ilustración 62: envío de la clave IMSI Ilustración 64: Archivo encriptado Ilustración 65: menú principal --> Desencriptar archivo encriptado Ilustración 66: Archivo desencriptado Ilustración 67: menú principal --> Borrado de archivos Ilustración 68: Reparto de tareas en el tiempo Ilustración 69: Wireless Toolkit Ilustración 70: KToolbar Ilustración 71: Creación de un proyecto Ilustración 72: Mensajes de consola al crear un nuevo proyecto Ilustración 73: Construcción (Build) Ilustración 74: Emulador, selección del applet del proyecto Ilustración 75: Bienvenida al software de gestión de aplicación Ilustración 76: URL de instalación Ilustración 77: confirmar la instalación Ilustración 78: lista de aplicaciones instaladas Ilustración 79: ejecutando una aplicación instalada Ilustración 80: selección de APIs Ilustración 81: cambiando los atributos de un proyecto

8 Índices Página 8 Ilustración 82: MIDlets en un proyecto Ilustración 83: registro de pila Ilustración 84: Ajustes de manejadores de contenido Ilustración 85: detalle en la creación de un manejador de contenido Ilustración 86: acciones de un manejador de contenido Ilustración 87: APIs externas Ilustración 88: pantalla del emulador Ilustración 89: Configuración del almacenamiento Ilustración 90: Ajustes del rendimiento del emulador Ilustración 91: Activación del Analizador "Profiler" Ilustración 92: pantalla del "Profiler" Ilustración 93: monitor de memoria Ilustración 94: detalles del uso de memoria de los objetos Ilustración 95: monitor de red Ilustración 96: ranuras para smart card Ilustración 97: monitorización de datos intercambiados con la smart card Ilustración 98: Arquitectura del kit de desarrollo Java Card Ilustración 99: componentes del instalador Ilustración 100: secuencia de APDUs en el instalador

9 Índices Página 9 Índice de tablas Tabla 1: Características de Java soportadas y no soportadas Tabla 2: Paquete java.lang de Java Card Tabla 3: Métodos de la clase JCSystem para crear arrays transitorios Tabla 4: Clases de excepción del paquete java.lang Tabla 5: Métodos de la clase javacard.framework.applet Tabla 6: Estructura del comando SELECT Tabla 7: Offsets definidos en la interfaz ISO7816, para la cabecera de una APDU Tabla 8: APDU asociada al comando SELECT Tabla 10: Librerías de configuración CDC Tabla 11: Librerías de configuración CLDC Tabla 12: Funciones de cambio de estado Tabla 13: Métodos de la clase MIDlet Tabla 14: Clases para crear interfaces de usuario en MIDP Tabla 15: Clases que componen el paquete javax.microedition.rms Tabla 16: API de comunicación, SATSA-APDU Tabla 17: API de comunicación, SATSA-JCRMI Tabla 18: API de Servicios de firma SATSA-PKI Tabla 19: API de criptografía SATSA-CRYPTO Tabla 20: Marco de conexión genérica Tabla 21: Paquetes de PKI, API de seguridad de SATSA Tabla 22: Paquetes de CRYPTO, API de seguridad de SATSA Tabla 23: Directorios de la aplicación Java Card Tabla 24: convierte.cfg Tabla 25: cabecera.script Tabla 26: pie.script Tabla 27: Costes de recursos humanos

10 Índices Página 10 Tabla 28: Costes de recursos materiales Tabla 29: Costes totales Tabla 30: Directorios de la Herramienta Wireless Toolkit Tabla 31: APIs soportadas por Wireless toolkit Tabla 32: estructura de directorios de un proyecto Tabla 33: Pieles del emulador Tabla 34: atajos de teclado Tabla 35: ajustes de filtro por protocolo Tabla 36: argumentos de la línea de comandos en el converter Tabla 37: opciones de converter en línea de comandos Tabla 38: opciones de la línea de comandos scriptgen Tabla 39: comandos de archivo de script Tabla 40: opciones en línea de comandos de apdutool Tabla 41: Opciones en línea de comandos de cref