JAVACARD减少应用开发风险的建议

Posted 2020-08-15 共鸣

参考Java Card & STK Applet Development Guidelines by gemalto文档。

　　由于EEPROM和闪存的寿命有限，应用频繁的读写同一位置可能导致运行故障。本文主要描述了如何设计程序，尽量最小读写内存的必要。如果不遵守本文的建议的话，实际运行过程中可能会导致严重的问题，javacard可能会导致意想不到的行为。

　　1.检查所有的变量的存储位置，如果NVM存在压力风险，移动这些变量的位置。（保证100000的EEPROM和FLASH的擦写次数）。

　　　java和javacard内存模型是不同的：javacard中，对象的位置存储在NVM。包括：所有基本数据类型（byte，short）的全局变量；使用new创建出来对象。

　　  存储在RAM的内存部分包括：局部变量、方法的参数。通过专用Javacard.framework.APIs显式创建的瞬态对象，其引用存放于NVM，被引用的数组存放于RAM中。

　　  如下代码所示，i，j，k，counter，workingBuffer，transientBuffer，是全局变量，存储于NVM区域，reg是ToolkitRegistry类型的对象，也在NVM中。

　　  apdu是一个方法的参数，存储于RAM中。

public class exampleF1 extends Applet {
byte counter=0;
byte[] workingBuffer;
byte[] transientBuffer;
short i, j, k;
private ToolkitRegistry reg;

void process(APDU apdu){
short i, j, k;//located RAM  
byte[] reference;//located RAM
…
}

public exampleF1 () {
transientBuffer =　　　　　　　　　　　　　　　　//transientBuffer是一个全局变量，存储于NVM。其引用的数组存放于RAM中
JCSystem.makeTransientByteArray((short)10
0, JCSystem.CLEAR_ON_RESET);
workingBuffer = new byte[12];//全局变量，located NVM
}

}

 　　2.在接收状态更新事件的时候，避免在NVM中的写操作。

　　　 当有一个STATUS APDU命令进来的时候，一个相应的注册状态事件将会被处理。特别要注意的是，在应用程序处理过程中的NVM读写部分。

public class exampleF2 extends Applet
implements ToolkitInterface{
byte[] workingBuffer;
byte[] transientBuffer;
short s;
public exampleF2() {
transientBuffer =
JCSystem.makeTransientByteArray((short)20
0, JCSystem.CLEAR_ON_RESET);
workingBuffer = new byte[200];
}

void processToolkit(byte event){
short i;
switch (event) {
case EVENT_STATUS_COMMAND:
for (s=0; s<200; s++) {
workingBuffer[s]=(byte)s;//workingBuffer是全局数组，s也是全局变量，都存放于NVM中，注册事件可能导致频繁的读写NVM，一段时间后NVM寿命会很快耗尽。
}
default:
break;
}

void processToolkit(byte event){
short i;
switch (event) {
case EVENT_STATUS_COMMAND:
for (i=0; i<200; i++) {
transientBuffer[i]=(byte)i;//i和transientBuffer存在RAM中。
}
default:
break;
}

　　3.1避免传递太多参数在函数中（最多4,5个）；

　　3.2避免在每个方法中声明太多的局部变量；

　　3.3减少方法调用嵌套问题。

　　    一个javacard存储所有方法的参数和局部变量在RAM的专用区域中，叫做J-Stack。并且RAM资源是有限的。

　　4.所有的对象创建，需要在初始化的过程完成。

　　　和java不同的是，javacard不需要使用垃圾回收器。因此，建议所有的对象创建的时候在应用初始化的时候完成（例如在install（）和构造函数中完成初始化）。

　　5. 插入一个MORE TIME主动命令，当你的toolkit处理过程大于2s的时候，这样可以防止在等待的过程中用户打断手机处理。

　　6.注意FLAH是使用页面。

　　　SIM卡越来越多的使用FLASH技术，FLASH技术使用page为单位，一page包含64个字节、128个字节或者256个字节。因此每一次你更新一个字节的话，一整个page将会更新。所以，如果程序设计不好的话，flash的page将会更新很频繁，导致缩减寿命。

　　6.1避免声明循环次数较多的变量在同一个位置；

　　6.2循环文件会降低flsh的寿命。