NFC初探之：如何选购IC复制卡

Chavin
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关于 NFC

  NFC（近场通信：Near Field Communication）起源 RFID（免接触射频识别：Radio Frequency Identification），由索尼和飞利浦联合开发，初期用于商城无线标签取代条码，后广泛应用于门禁、考勤、支付等数据传递场景。

对比NFCRFID蓝牙红外
频率13.56MHz125KHz-135KHz
13.56MHz
860MHz-960MHz		2.4GHz38KHz
距离<0.1m<10m<300m<1m
速率106kb/s、212kb/s
424 kb/s、848kb/s		2Mbps24Mbps115.2kp/s、4Mb/s

  NFC 通信的物理基础为电磁感应原理，基于此有两种工作模式：被动模式中发起方（即主设备）需要有供电来提供射频场；主动模式中双方都需要主动产生射频场进而获得更快的连接速率。NFC 支持四种协议：FeliCaTM（即 Type-F），ISO14443A、B（Type-A、Type-B 是飞利浦的 Mifare 标准，识别距离近<10cm安全性高），ISO15693（针对需要高频清晰场的远距离场合）；具体有三种应用场景：

  • 卡模式：相当于一张采用 RFID 技术的 IC 卡，如，门禁卡
  • 读卡器模式：从中介媒体中读取信息，如，触碰连 WiFi
  • P2P 模式：双向通信，如相机触碰导出照片

卡片选型

ID 卡

身份识别卡，一种含固定的编号、不可写入的低频感应卡（125KHz），一般用于门禁。

  1. ID 授权卡：出厂固化了 ID，只读授权卡
  2. T5577/5200、EM4305：可擦写的复制卡
    • 5577 是原装芯片，5200 是兼容芯片能兼容 5577
  3. 8211/8268/8310：能穿防火墙的可擦写复制卡

IC 卡

集成电路卡，容量大可读写有加密功能的高频卡（13.56MHz）, 主要用于一卡通、消费系统等。

  1. M1 卡：卡号块（0扇区-0号块）不可擦写的授权卡，其他扇区可擦写
    • 其中 S50 容量为1KB分 16 个扇区各扇区有独立密码和访问控制，S70 容量为4KB
  2. UID 卡：卡号块可擦写的复制卡，卡号可通过后门指令修改
  3. CUID 卡：能穿防火墙的可擦写复制卡，卡号只能由普通指令修改
    • 由于 CUID 不响应后门指令，所以防火墙无法通过后门指令检测克隆卡
    • 不响应后门指令可能导致数据一旦写错，无法再读取和格式化（即报废）
  4. FUID 卡：只能写入一次的的复制卡
    • 写入一次后同 M1 卡，可用于突破 CUID 克隆检查
  5. UFUID 卡：支持手动锁卡，锁定前同 UID 卡，锁定后同 FUID 卡
  6. GTU/GDM 卡：能自动复位数据的复制卡，用于突破滚码防复制机制

  根据以上卡特性总结如下：M1 为不可改卡号的原卡（需要系统授权），UID 卡可用来复制 M1 卡；但防火墙系统会通过后门指令修改卡号进而检查是否是复制卡，此时需要 CUID 卡因为它不会响应后门指令；若防火墙通过普通指令修改卡号则需要 FUID/UFUID 卡锁定卡号区块；对于有滚动码的刷卡系统，则可需要 GTU/GDM 的自动复位能力用滚动复位码突破之（但这并不是突破滚码机制的银子弹，参考滚动码。

M1 卡认证过程

  Mifare Classic 1K 卡有 16 个扇区，每个扇区含 4 个块，每个块可以保留16B数据。每个扇区的第 4 个块是该扇区的独立密钥和访问控制（独立是一卡多用的关键）：访问控制位决定了认证通过后对各块数据的读写支持（如FF078069在认证通过后可对块 0、块 1、块 2 进行读写和加减值操作）。密钥用在三轮认证阶段的Crypto-1算法（但该私有算法 2008 年被突破，进而可逆向计算出扇区中的秘钥）里：

m1-auth.jpg

  1. 读写器指定目标扇区，向卡发送身份验证请求（含操作类型：读或写，这相当于选择了密钥）
  2. 卡向读写器发送明文随机数 Nt（长度4B）
  3. 读写器收到 Nt 后生成一个新随机数Nr，并将两个随机数一起加密为8B的数据发给卡片
  4. 卡解密得到Nt与Nr，Nt 验证通过后再加密Nr发回给读卡器
  5. 读写器解密得到Nr后验证，若通过则认证成功

防伪机制

常见的防伪手段有：

  1. 加密：通过用 3 号块对扇区数据进行加密
    • 单加密很容易通过 PN532、PM3 等工具破解，但还需要辨识数据的业务用途，如梯控卡的楼层、有效期。
  2. 篡改：刷卡系统通过后台指令尝试写入 0 扇区
    • 若写入成功，则卡片作废（表现为 UID 卡复制后只能正常使用一次）
  3. 滚码：每次刷卡，系统都从特定扇区读取验证一段校验码，并写入新的校验码
    • 滚动码在系统内和卡号一一对应，若下次同一卡号中的滚码对不上则认为是伪造卡
  4. 卡号校验码：卡号在 0 扇区 0 块前4B，通常第5B为前四个字节的亦或值；部分系统还会在其他区块放一个特定的卡号校验码，这个值和有效期、楼号|梯号|层号、权限码等一样属于业务层的校验。
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