APDU是什么？

应用协议数据单元（APDU）是一种在智能卡与读卡器之间进行通信的标准化协议，它定义了命令和响应的数据格式，使得设备能够向智能卡发送指令并接收相应的回应，APDU在ISO 7816标准中首次定义，并被广泛应用于金融交易、身份验证和数据存储等领域。

APDU的组成

命令APDU（C-APDU）

命令APDU由以下几个部分组成：

1、CLA（Class Byte）：1个字节，指示命令的类型，例如是否为ISO命令。

2、INS（Instruction Byte）：1个字节，指定执行的操作类型，如读取、写入等。

3、P1和P2（Parameters）：各1个字节，提供操作所需的额外参数。

4、LC（Length of Command Data）：1个字节，表示命令数据的长度。

5、Command Data：可变长度，包含实际的数据内容。

6、Le（Expected Length）：可选字段，指定期望的响应数据长度。

响应APDU（R-APDU）

响应APDU由以下部分组成：

1、Response Data：可变长度，包含卡片返回的数据。

2、SW1和SW2（Status Words）：各1个字节，提供关于操作状态的信息，例如成功或错误代码。

APDU的四种组合格式

APDU根据不同的应用场景可以分为四种组合格式：

1、Case 1：CLA | INS | P1 | P2

无数据字段，无响应数据。

用于无需数据传输的命令。

2、Case 2：CLA | INS | P1 | P2 | Le

无数据字段，有响应数据。

用于需要从卡片读取数据的命令。

3、Case 3：CLA | INS | P1 | P2 | Lc | Data

有数据字段，无响应数据。

用于向卡片写入数据的命令。

4、Case 4：CLA | INS | P1 | P2 | Lc | Data | Le

有数据字段，有响应数据。

用于既有数据写入又有数据读取的命令。

APDU的状态码解释

常见的状态码包括：

9000：执行成功。

61XX：数据被截断，XX表示可用字节数。

6283：应用无效。

6300：认证失败。

6400：原因不明。

6700：长度不对。

6982：需要PIN验证。

6983：文件无效。

6984：数据无效。

6985：条件不满足。

6986：不允许该命令。

6987：安全条件不满足。

6988：安全消息丢失。

6989：安全消息不正确。

6999：应用选择失败。

6A80：数据错误。

6A81：功能不支持。

6A82：文件找不到。

6A83：记录找不到。

6A84：没有足够的空间。

6A86：不正确的参数(P1, P2)。

6A88：引用数据没找到。

6B00：错误的参数 (P1, P2)。

6C00：长度错误 (Le)。

6D00：INS不支持。

6E00：CLA不支持。

6F00：未知错误。

Java中的APDU开发示例

以下是一个简单的Java代码示例，展示了如何使用javax.smartcardio包与智能卡进行APDU通信：

import javax.smartcardio.*;
public class APDUExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 获取与智能卡通信的TerminalFactory
            TerminalFactory terminalFactory = TerminalFactory.getDefault();
            // 获取可用的智能卡终端
            CardTerminals cardTerminals = terminalFactory.terminals();
            List<CardTerminal> terminals = cardTerminals.list();
            if (!terminals.isEmpty()) {
                // 选择第一个终端
                CardTerminal cardTerminal = terminals.get(0);
                // 连接智能卡
                Card card = cardTerminal.connect("*");
                // 获取与智能卡通信的通道
                CardChannel cardChannel = card.getBasicChannel();
                // 发送C-APDU命令
                byte[] commandAPDU = {(byte) 0x00, (byte) 0xA4, (byte) 0x04, (byte) 0x00, (byte) 0x07, (byte) 0xD2, (byte) 0x76, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x85, (byte) 0x01, (byte) 0x00, (byte) 0x00};
                ResponseAPDU responseAPDU = cardChannel.transmit(new CommandAPDU(commandAPDU));
                // 处理R-APDU响应
                byte[] responseData = responseAPDU.getBytes();
                System.out.println("Response Data: " + Arrays.toString(responseData));
                // 断开连接
                card.disconnect(true);
            } else {
                System.out.println("No card terminals found.");
            }
        } catch (CardException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

常见问题解答（FAQs）

Q1: APDU与PDU有什么区别？

A1: APDU是应用协议数据单元，专门用于智能卡通信，而PDU是协议数据单元，是网络通信中的基本单位，APDU在OSI模型中的应用层，而PDU可以存在于任何一层。

Q2: 如何在Java中处理APDU响应？

A2: 在Java中，可以使用javax.smartcardio包来处理APDU响应，通过调用CardChannel的transmit方法发送C-APDU命令，并接收R-APDU响应，可以通过ResponseAPDU对象获取响应数据和状态码。

小编有话说

APDU作为智能卡通信的核心协议，其标准化的设计确保了不同设备之间的兼容性和互操作性，无论是金融交易还是身份验证，APDU都提供了一种高效且安全的数据传输方式，随着智能卡技术的不断发展，APDU的应用范围也在不断扩大，成为现代信息技术不可或缺的一部分，希望本文能够帮助读者更好地理解APDU的概念和应用，为进一步的研究和开发打下坚实的基础。