(Luận văn thạc sĩ) 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 10 1.1 Tổng quan thị trƣờng di động 10 1.1.1 Sự tăng trƣởng thuê bao di động giới 10 1.1.2 Bùng nổ mạng di động Việt Nam 12 1.1.3 Nhu cầu sử dụng dịch vụ thuê bao di động 13 1.2 Tổng quan công nghệ phát triển dịch vụ cho thiết bị di động 13 1.2.1 WAP (Wireless Application Protocol) 14 1.2.2 J2ME (Java Mobile Edition) 14 1.2.3 Mobile AppForge 15 1.2.4 SIM Toolkit 15 1.3 Kết luận 16 Chƣơng - KIẾN TRÚC VÀ GIẢI PHÁP TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ SIM TOOLKIT 17 2.1 SIM Toolkit 17 2.1.1 Khái niệm SIM Toolkit 17 2.1.2 Các chức SIM Toolkit 17 2.1.3 Nguyên lý hoạt động thẻ SIM 18 2.1.4 Kiến trúc SIM Toolkit Framework 20 2.1.5 Các chế SIM Toolkit 22 2.1.6 Công nghệ OTA ứng dụng SIM Toolkit 25 2.1.7 File liệu GSM 27 2.1.8 Tính bảo mật SIM Toolkit 29 2.1.9 Các cơng cụ lập trình cho SIM 31 2.2 Java Card 32 2.2.1 Định nghĩa 32 2.2.2 Các thành phần Java Card [1] 33 2.2.3 Mơ hình chuyển đổi từ file nguồn Java sang Applet SIM 34 2.2.4 Java Card Applet Java Card Runtime Environment 35 2.2.5 Các hàm chuẩn Java Card 37 2.2.6 Java Card RMI 40 2.3 SIM Toolkit Applet 41 2.3.1 Định nghĩa 41 2.3.2 Cấu trúc SIM Toolkit Applet 41 2.4 Mơ hình phát triển ứng dụng SIM Toolkit 43 2.4.1 Mơ hình phát triển ứng dụng 43 2.4.2 Các bƣớc xây dựng phần mềm 45 2.5 Lập trình với hàm giao diện SIM Toolkit 47 2.5.1 Tạo gửi lệnh Proactive Command 47 2.5.2 Các lệnh quản lý kiện 48 2.5.3 Đọc nội dung file GSM 48 2.5.4 Nhận gửi tin SMS 48 2.5.5 Mã hoá giải mã liệu 49 2.6 Kết luận 50 Chƣơng - XÂY DỰNG HỆ THỐNG THANH TỐN ĐIỆN TỬ VÀ TRA CỨU THƠNG TIN TÀI KHOẢN QUA NGÂN HÀNG NGOẠI THƢƠNG VIỆT NAM 51 3.1 Giới thiệu toán 51 3.1.1 Yêu cầu toán 52 3.1.2 Chức hệ thống 52 3.2 Phân tích thiết kế hệ thống 52 3.2.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống 52 3.2.2 Mơ hình chức 54 3.2.3 Lƣu đồ hoạt động phiên thực toán cƣớc 55 3.3 Thiết kế giao diện điện thoại di động 55 3.4 Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm 56 3.4.1 Xây dựng mô đun ứng dụng SIM 56 3.4.2 Các mô đun ứng dụng STK Gateway 57 3.5 Một số giao diện chƣơng trình ứng dụng điện thoại 60 3.5.1 Giao diện ứng dụng 60 3.5.2 Giao diện truy vấn thông tin tài khoản VCB 61 3.5.3 Giao diện xem thông tin cƣớc thuê bao MobiFone 62 3.5.4 Giao diện toán cƣớc thuê bao MobiFone qua VCB 63 3.6 Triển khai thử nghiệm 64 3.7 Kết luận 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 Phụ lục A – Danh sách tham số lệnh Proactive Command 68 Phụ lục B – Cấu trúc thông tin Terminal Profile 70 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Mô tả AID Application Identifier APDU Application Protocol Data Unit API Application Programming Interface BER-TLV Basic Encoding Rules-Tag Length Value CAP Converted Applet file format CB Cell Broadcast CDMA Code Division Multiple Access CJCK Java Card Compatibility Kit CJDK Java Card Development Kit CLUT Colour Look-Up Table COD Change on Deselect COR Change on Reset DAP Data Authentication Pattern DES Data Encryption Standard DF Dedicated File EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory EF Elementary File ETSI European Telecommunications Standards Institute FID File Identifier OTA Over The Air GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication IJC Interoperable Java Card CAP-File J2EE Java Enterprise Edition J2ME Java Mobile Edition J2SE Java Standard Edition JC Java Card JCRE Java Card Runtime Environment JCVM Java Card Virtual Machine JDK Java Development Kit LSA Localised Service Area ME Mobile Equipment MO Mobile Originated MF Master File MMI Man-Machine Interface MS Mobile Station N/A Not Applicable OS Operating System OTA Over The Air PIN Personal Identification Number PoR Proof of Receipt RA Receiving Application RAM Random Access Memory RE Receiving Entity RFM Remote File Management RGB Red Green Blue RMI Remote Method Invocation ROM Read-Only Memory SAT SIM Application Toolkit SE Sending Entity SIM Subscriber Identity Module SIO Shareable Interface Objects SMS Short Message Service SMSC Short Message Service – Center SMS-PP Short Message Service – Point to Point SoLSA Support of Localised Service Area SS Supplementary Service SST SIM Service Table TAR Target Application Reference TDMA Time Division Multiple Access TLV Tag Length Value USSD Unstructured Supplementary Service Data WAP Wireless Application Protocole 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 mô 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 Mô 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, công nghệ thông tin xem ngành cơng nghệ mũi nhọn Nhờ đó, nhu cầu thông 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 cơng nghệ Microsoft công nghệ sử dụng phiên Java Sun Microsystems Với khả lập trình mạnh phổ biến ngôn 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 cơng nghệ lập trình ứng dụng cho thẻ SIM điện thoại di động phase 2+ 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 tốn điện tử tra cứu thơng 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 thông 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 2500 2000 1500 1000 500 2001 2002 2003 2004 2005 2006 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, Ericsson với 8% 10 private byte[] keyID; private byte[] smsType; // Chỉ SMS yêu cầu tra cứu hay toán // Chỉ số khoá file key public void sendSms(byte[] tpduData); public void help(); public short createMenu(object[] itemList); public byte[] getInputData(); // Gửi SMS STK Gateway // Hiển thị thông tin hỗ trợ sử dụng // Tạo thực đơn // Lấy thông tin nhập } Việc đóng gói liệu vào SMS với yêu cầu toán cần xác định độ dài tin mã hoá, độ dài nên đảm bảo