Nghiên cứu công nghệ SIM toolkit để xây dựng hệ thống dịch vụ cho thiết bị di động luận văn ths công nghệ thông tin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Công nghệ ––––––––––oOo–––––––––– PHẠM VĂN CHIẾN Nghiên cứu công nghệ SIM Toolkit để xây dựng hệ thống dịch vụ cho thiết bị di động Ngành: Mã số: Công nghệ thông tin 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đoàn Văn Ban Hà Nội - 2006 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực! Hà Nội, tháng 10 năm 2006 Phạm Văn Chiến LỜI CM N Tôi muốn gửi lời cám ơn chân thành tới tất ng-ời đà hỗ trợ giúp đỡ trình hoàn thành luận văn Tôi muốn gửi lời cám ơn đặc biệt tới PGS TS Đoàn Văn Ban, ng-ời đà gợi ý cho h-ớng nghiên cứu đề tài, ng-ời đà đ-a nhận xét quý giá trực tiếp h-ớng dẫn trình nghiên cứu Tôi xin cám ơn toàn thể đồng nghiệp Trung tâm Công nghệ Th«ng tin - Häc ViƯn C«ng nghƯ B-u chÝnh ViƠn thông, đơn vị mà công tác, đà có giúp đỡ cho trình công tác học tập Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn chân thành tới cha mẹ, anh em bè bạn tôi, ng-ời đà có nhiều động viên, khuyến khích sống nh- học tập Hà nội 10 -2006 phạm Văn chiến MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng - CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan thị trƣờng di động 1.1.1Sự tăng trƣởng th 1.1.2Bùng nổ mạng di đ 1.1.3Nhu cầu sử dụng 1.2 Tổng quan công nghệ phát triển dịch vụ cho thiết bị di động 1.2.1 WAP (Wireless Application Protocol) 1.2.2J2ME (Java Mob 1.2.3Mobile AppForge 1.2.4SIM Toolkit 1.3 Kết luận Chƣơng - KIẾN TRÚC VÀ GIẢI PHÁP TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT 2.1 SIM Toolkit 2.1.1Khái niệm SIM 2.1.2Các chức củ 2.1.3Nguyên lý hoạt độ 2.1.4Kiến trúc SIM Too 2.1.5Các chế S 2.1.6Công nghệ OTA 2.1.7File liệu GSM 2.1.8Tính bảo mật tron 2.1.9Các cơng cụ lập tr 2.2 Java Card 2.2.1Định nghĩa 2.2.2Các thành phần củ 2.2.3Mơ hình chuyển đ 2.2.4Java Card Applet 2.2.5Các hàm chuẩn củ 2.2.6Java Card RMI 2.3 SIM Toolkit Applet 2.3.1Định nghĩa 2.3.2Cấu trúc SIM Tool 2.4 Mơ hình phát triển ứng dụng SIM Toolkit 2.4.1Mơ hình phát triển 2.4.2 Các bƣớc xây dựng phần mềm 2.5 Lập trình với hàm giao diện SIM Toolkit 2.5.1Tạo gửi lệnh P 2.5.2Các lệnh quản lý s 2.5.3Đọc nội dung file G 2.5.4Nhận gửi t 2.5.5Mã hoá giải mã 2.6 Kết luận Chƣơng - XÂY DỰNG HỆ THỐNG THANH TOÁN ĐIỆN TỬ VÀ TRA CỨU THÔNG TIN TÀI KHOẢN QUA NGÂN HÀNG NGOẠI THƢƠNG VIỆT NAM 3.1 Giới thiệu toán 3.1.1Yêu cầu toán 3.1.2Chức hệ 3.2Phân tích thiết kế hệ thống 3.2.1Mơ hình kiến trúc h 3.2.2Mơ hình chức 3.2.3Lƣu đồ hoạt động c 3.3Thiết kế giao diện điện thoại di động 3.4Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm 3.4.1Xây dựng mô đ 3.4.2Các mô đun ứn 3.5Một số giao diện chƣơng trình ứng dụng điện 3.5.1Giao diện 3.5.2Giao diện truy vấn t 3.5.3Giao diện xem thơn 3.5.4Giao diện tố 3.6Triển khai thử nghiệm 3.7Kết luận KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Phụ lục A – Danh sách tham số lệnh Proactive Command Phụ lục B – Cấu trúc thông tin Terminal Profile DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt AID APDU API BER-TLV CAP CB CDMA CJCK CJDK CLUT COD COR DAP DES DF EEPROM EF ETSI FID OTA GPRS GSM IJC J2EE J2ME J2SE JC JCRE JCVM JDK LSA ME MO MF MMI MS N/A OS OTA PIN PoR RA RAM RE RFM RGB RMI ROM SAT SE SIM SIO SMS SMSC SMS-PP SoLSA SS SST TAR TDMA TLV USSD WAP DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 10 Hình 11 Hình 12 Hình 13 Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18 Hình 19 Hình 20 Hình 21 Hình 22 Hình 23 Hình 24 Hình 25 Hình 26 Hình 27 Biểu đồ tốc độ tăng trƣởng thuê bao di động 10 Chia sẻ thị trƣờng di động giới 11 Tỷ lệ phân chia thị phần mạng di động Việt Nam năm 2005 12 Kiến trúc thẻ SIM điện thoại di động 19 Hoạt động ứng dụng thẻ SIM 19 Giao tiếp thẻ SIM thiết bị di động 20 Kiến trúc mơ hình hoạt động SIM Toolkit 20 Kiến trúc Applet Triggerring 21 Cấu trúc BER-TLV theo chuẩn 3GPP-TS 03.48 22 Kiến trúc hệ thống OTA .26 Cấu trúc file liệu GSM 28 Mơ hình bảo mật SIM Toolkit 29 Cấu trúc tổng thể Java 32 Kiến trúc tổng quan Java Card .33 Quá trình biến đổi file Java thành Applet Smart Card .34 Đặc tính bảo mật Java Card 36 Cấu trúc APDU điều khiển 37 Kiến trúc Java Card RMI 40 Mơ hình hệ thống ứng dụng SIM Toolkit .43 Qui trình xây dựng ứng dụng SIM Toolkit 45 Kiến trúc tổng thể hệ thống 53 Mơ hình chức nghiệp vụ .54 Lƣu đồ hoạt động phiên thực toán cƣớc 55 Giao diện ứng dụng di động 60 Giao diện truy vấn thông tin tài khoản VCB 61 Giao diện xem thông tin cƣớc thuê bao MobiFone 62 Thanh toán cƣớc thuê bao MobiFone qua tài khoản VCB 63 MỞ ĐẦU Một nhu cầu thiết yếu người nhu cầu trao đổi thông tin Cùng với phát triển vũ bão thành tựu khoa học cơng nghệ nói chung, cơng nghệ thơng tin xem ngành công nghệ mũi nhọn Nhờ đó, nhu cầu thơng tin người ngày thoả mãn Các thiết bị thông tin cố định thay dần thiết bị cá nhân di động trở nên quen thuộc với sống đại ngày Đặc biệt điện thoại di động trở thành phương tiện thông tin liên lạc tiện lợi thiếu Hiện nay, số lượng người sử dụng tăng nhanh, nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày tăng Bởi vậy, thị trường thông tin dành cho thiết bị di động đầu cuối ngày phát triển Các thiết bị đầu cuối di động điện thoại cầm tay, máy nhắn tin, truyền hình Internet, PDA trở nên phổ biến Với phát triển thiết bị di động, công nghệ sử dụng để xây dựng ứng dụng thiết bị thay đổi theo ngày Các ứng dụng xây dựng cho thiết bị di động đầu cuối dựa vào công cụ phát triển thiết bị Các cơng cụ có nhiều chia làm hai dịng cơng nghệ công nghệ Microsoft công nghệ sử dụng phiên Java Sun Microsystems Với khả lập trình mạnh phổ biến ngơn ngữ Java, việc xây dựng, phát triển ứng dụng trở nên đơn giản nhiều Đề tài “Nghiên cứu công nghệ SIM Toolkit để xây dựng hệ thống dịch vụ cho thiết bị di động” nhằm nghiên cứu công nghệ lập trình ứng dụng cho thẻ SIM + điện thoại di động phase Đây cơng nghệ cịn mẻ Việt Nam, công cụ dành cho nhà khai thác mạng di động (Network Operator) Công nghệ cho phép nhà khai thác mạng di động phát triển cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng, ứng dụng thương mại điện tử cho thuê bao họ cách mềm dẻo hiệu Với mục tiêu phát triển dịch vụ cho thiết bị di động, đề tài tập trung nghiên cứu đặc tính cơng nghệ SIM Toolkit Java Từ đó, đưa khuyến nghị áp dụng cho nhà quản lý khai thác mạng di động Việt Nam để tăng lợi nhuận từ việc gia tăng dịch vụ mạng viễn thông Nội dung luận văn gồm ba chương:  Chương 1: Công nghệ phát triển ứng dụng thiết bị di động  Chương 2: Kiến trúc giải pháp công nghệ SIM Toolkit  Chương 3: Xây dựng hệ thống toán điện tử tra cứu thông tin tài khoản qua Ngân hàng Ngoại thương Việt Nam Chƣơng - CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 1.1 Tổng quan thị trường di động 1.1.1 Sự tăng trưởng thuê bao di động giới Trong năm trở lại đây, thị trường thiết bị di động đầu cuối phát triển mạnh mẽ, tạo bước ngoặt lớn lĩnh vực thơng tin di động truyền thơng Hiện nay, liệt kê có nhiều hãng cung cấp thiết bị di động đầu cuối tiếng điện thoại di động Nokia, Motorola, Samsung, Alcatel, Fujitsu, Mitsubishi, Siemens, Sony Ericssion hãng máy tính cầm tay như: Palm, Pocket PC Theo thống kê [3] AJUG (Australia Java User Group Inc), thị trường điện thoại di động tăng trưởng mạnh năm 2005 Số liệu thống kê cho thấy, số điện thoại di động bán toàn cầu 1.906 triệu Dự đoán số lượng bán trong năm 2006 2.185 triệu Millions of Units Hình Biểu đồ tốc độ tăng trưởng thuê bao di động Ngoài ra, số thuê bao đầu cuối di động đặc biệt tăng mạnh thị trường Châu Á, thị trường Châu Mỹ Trong đó, thị trường Tây Âu có dấu hiệu bão hồ Biểu đồ dự báo tốc độ tăng số thuê bao từ năm 2001 tới năm 2006 Theo nghiên cứu [3], Nokia nhà cung cấp thiết bị đầu cuối di động lớn giới với 1/3 thị phần toàn cầu thể biểu đồ dưới, Motorola theo sau với 14,8% thị trường tiêu thụ, cịn Ericsson với 8% 10 boolean compareMD (String MD); String keyData; / Lắng nghe tin Incoming SMS xử lý public void PDUProcessor(){} } Lớp giao tiếp thực gọi hàm xử lý máy chủ Payment Process Center qua giao diện EJB/J2EE Tuỳ theo SMS nhận từ ứng dụng SIM Toolkit tra cứu thông tin cước hay yêu cầu toán, STK Gateway gọi hàm tương ứng để thực Đồng thời, thông tin trả lời thực giao dịch đóng gói dạng SMS để trả cho người dùng class BankProcess { // Lệnh lấy thông tin tài khoản VCB public AccountInfo getAccountInfo(String bankID, String account, String pinCode); // Lệnh yêu cầu chuyển khoản public FundTransferInfo transferFund (String bankID, String account, String pinCode, String currencyCode, String msisdn, Date billCycle, double chargedMoney); } class AccountInfo { String bankID; String account; String pinCode; String fullname; String gender; String address; String idno; String contactNumber; } class FundTransferInfo { String fromAccount; String toAccount; String currencyCode; Date trxDate; double trxAmount; String trxDescription; Date reqDate; int responseCode; String errorDescription; } class MobiFoneProcess { / Lệnh lấy thông tin khách hàng MobiFone public MobiFoneInfo getMobiInfo (String msisdn, Date billCycle); 58 // Lệnh cập nhật thông tin khách hàng MobiFone public boolean updateMobiInfo(String msisdn, String pinCode, Date billCycle, double chargedMoney); } class MobiFoneInfo { String msisdn; Date billCycle; double chargedMoney; String fullname; String idno; } 59 3.5 Một số giao diện chương trình ứng dụng điện thoại 3.5.1 Giao diện ứng dụng Hình 24 Giao diện ứng dụng di động Giao diện ứng dụng thực đơn lựa chọn, gồm có mục sau: VCB Account: truy vấn thông tin tài khoản VCB MobiFone Bills: xem thông tin cước thuê bao MobiFone Pay Bills: toán cước thuê bao MobiFone qua tài khoản VCB Help: xem thông tin trợ giúp 60 3.5.2 Giao diện truy vấn thông tin tài khoản VCB Để tra cứu thông tin tài khoản Ngân hàng Ngoại thương Việt Nam, người sử dụng phải lựa chọn mục VCB Account giao diện ứng dụng Hình 25 Giao diện truy vấn thông tin tài khoản VCB Sau đó, người sử dụng nhập thơng tin số tài khoản mã PIN tài khoản VCB Sau xác thực thành cơng, chương trình hiển thị thông tin số tiền có tài khoản 61 3.5.3 Giao diện xem thơng tin cước thuê bao MobiFone Để xem thông tin cước thuê bao MobiFone, người sử dụng phải lựa chọn mục MobiFone Bills giao diện ứng dụng Hình 26 Giao diện xem thơng tin cước thuê bao MobiFone Sau đó, người sử dụng nhập thông tin số điện thoại mã PIN thuê bao MobiFone Sau xác thực thành cơng, chương trình hiển thị tiền cước thuê bao MobiFone 62 3.5.4 Giao diện toán cước thuê bao MobiFone qua VCB Để toán cước thuê bao MobiFone, người sử dụng phải lựa chọn mục Pay Bills giao diện ứng dụng Hình 27 Thanh tốn cước th bao MobiFone qua tài khoản VCB Sau đó, người sử dụng phải nhập thơng tin tài khoản VCB mình, số điện thoại thuê bao MobiFone nhập số tiền muốn tốn Sau tốn thành cơng, chương trình hiển thị thơng báo hình điện thoại di động 63 3.6 Triển khai thử nghiệm Do chưa có điều kiện thiết bị khơng có khả kết nối tới hệ thống mạng di động Việt Nam nên đề tài thử nghiệm ứng dụng thiết bị mô hãng GemPlus, Aspect Developer 3.7 Kết luận Hiện nay, giới, việc tốn trực tuyến thơng qua thẻ ngân hàng, tổ chức tín dụng qua thiết bị di động trở nên phổ biến Việc sử dụng hình thức tốn có lợi cho người bán, người mua, hệ thống tiền tệ quốc gia phát triển toàn xã hội Việc thực toán qua kênh SMS cơng nghệ SIM Toolkit đáp ứng đặc tính u cầu bảo mật Dựa tảng sẵn có hệ thống toán trực tuyến qua thẻ ATM (hệ thống kết nối với Ngân hàng Ngoại thương Việt Nam) Cơng ty CDiT phát triển hồn tồn xây dựng hệ thống tốn cước phí trực tuyến qua điện thoại di động áp dụng công nghệ SIM Toolkit 64 KẾT LUẬN Việc phát triển dịch vụ giá trị gia tăng điện thoại thu hút quan tâm đặc biệt nhiều nhà khai thác mạng di động nước ta Việc tích hợp hàng loạt ứng dụng cho thiết bị cầm tay coi hướng chiến lược nhà cung cấp dịch vụ di động nhằm thoả mãn nhu cầu khách hàng, số lượng người sử dụng thiết bị di động ngày tăng lên nhanh chóng Trên giới, việc xây dựng ứng dụng phát triển mạnh đạt nhiều thành tựu to lớn Để thu hút thuê bao sử dụng dịch vụ giá trị gia tăng cần có giải pháp hữu hiệu nhằm cung cấp trực tiếp ứng dụng đến thuê bao Với khả đặc biệt, SIM Toolkit coi cơng nghệ thời điểm có khả thực việc phân phối dịch vụ tới thuê bao cách mềm dẻo thông qua chế quản lý nội dung thẻ SIM Ngoài ra, nhờ có đặc tính bảo mật dựa Java Card đặc tính bảo mật có từ Smart Card, ứng dụng thẻ SIM hồn tồn có khả đáp ứng yêu cầu tính bảo mật cao toán qua di động, dịch vụ thương mại điện tử Công nghệ Java Card Sun Microsystems phát triển tích hợp vào 90% loại thẻ thơng minh tồn cầu Java Card chọn làm để phát triển ứng dụng SIM cho điện thoại di động theo chuẩn GSM phase 2+ Nhờ kế thừa đặc tính Java hướng đối tượng triệt để, ứng dụng thẻ SIM xây dựng nhanh chóng dễ dàng Có thể kể số mặt đạt đề tài: Về mặt kỹ thuật: Nắm bắt, làm chủ cơng nghệ SIM Toolkit Có khả phát triển ứng dụng SIM Toolkit để cung cấp cho nhà khai thác mạng di động Việt Nam Đưa phân tích khả đáp ứng yêu cầu bảo mật công nghệ Từ đó, khẳng định tiềm phát triển mạnh mẽ công nghệ SIM Toolkit lĩnh vực thương mại điện tử Cung cấp giải pháp mơ hình hồn chỉnh áp dụng cho tốn thương mại điện tử thiết bị cầm tay Về mặt kinh tế: Ưu việc phát huy nội lực thể cách rõ rệt giải pháp kỹ thuật nghiên cứu viên nước tự nghiên cứu xây dựng Tiềm thu hút khách hàng lợi nhuận kinh tế to lớn nhà khai thác mạng di động thị trường Việt Nam giới Chi phí cài đặt hỗ trợ không đáng kể 65 Hướng phát triển đề tài: Xây dựng ứng dụng SIM Toolkit cho hệ thống mạng di động hỗ trợ chuẩn GSM Việt Nam thay nhà khai thác mạng di động phải mua phần mềm hãng nước Xây dựng triển khai dịch vụ thương mại điện tử SIM Toolkit, dịch vụ địi hỏi tính bảo mật cao Các dịch vụ chìa khố cho mạng di động thu hút khách hàng phía Nghiên cứu cơng nghệ phát triển ứng dụng thẻ SIM mạng TDMA CDMA hệ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Enrique Ortiz (2005), An introduction to Java Card, http://java.sun.com [2] ETSI (1999), Security Mechanisms for the SIM Toolkit, ETS Institute, France [3] GemPlus, SIM Application Toolkit, http://www.gemplus.com [4] GemPlus (2001), Boost Value Added Services with STK, GemPlus, France [5] Giesecke & Devrient (2002), Mobile Banking, Munich Institute, Germany [6] Karli Watson, An introduction to WAP, http://www.wrox.com [7] Paul Ashley (2001), SMPP Protocol Specification V3.4, SMPP Group, Ireland [8] Sim Alliance (2003), Interoperability Stepping Stones, http://www.simalliance.org [9] Sun Microsystem (2005), J2ME & J2EE Technology, http://java.sun.com 67 PHỤ LỤC Phụ lục A – Danh sách tham số lệnh Proactive Command 68 69 Phụ lục B – Cấu trúc thông tin Terminal Profile 70 71 ... tài ? ?Nghiên cứu công nghệ SIM Toolkit để xây dựng hệ thống dịch vụ cho thiết bị di động? ?? nhằm nghiên cứu cơng nghệ lập trình ứng dụng cho thẻ SIM + điện thoại di động phase Đây cơng nghệ cịn mẻ... phát triển thiết bị di động, công nghệ sử dụng để xây dựng ứng dụng thiết bị thay đổi theo ngày Các ứng dụng xây dựng cho thiết bị di động đầu cuối dựa vào công cụ phát triển thiết bị Các cơng... mạng di động với Theo dự đoán chuyên gia lĩnh vực truyền thông công nghệ này: ? ?Công nghệ SIM Toolkit vũ khí lợi hại cho phép nhà khai thác dịch vụ di động sớm áp dụng tích hợp công nghệ vào hệ thống