# 20:00点后加20元,纯手工活,嫌贵勿扰!

记录小米手机NFC模拟加密门禁卡

15分钟速达,解你燃眉之急 :-)

记录小米手机NFC模拟加密门禁卡,以及Proxmark3的使用。

0. 缘起

之前,小区用的门禁卡为非加密的门禁卡,使用小米手机系统自带的门卡模拟功能复制即可。
后来,小区门禁系统换了一家供应商,再使用之前的方法复制门禁卡,手机提示为加密卡,无法复制。

新的门禁系统,更安全了,也支持APP远程控制开门了,直到有一天门禁卡丢了,开始使用APP开门,发现这APP写得烂透了,十次有五次点击开门按钮无反应,需要反复退出、打开APP多次才能点击开门按钮成功,还有两次直接没了开门按钮,提示到物业管理处处理……
那个时候,我又开始怀念用手机刷门禁的快感了。。

1. 基础知识

于是,我开始查阅资料,基本确定了小米手机是还是可以通过其它方式模拟加密门禁卡的。
然后,资料查多了,记不到,又怕以后用到需要重新找,干脆水一篇博客记录下来。
如果熟悉NFC和IC卡,或者只想模拟加密门禁卡,并不关心原理,这章可以跳过,直接看下一章。

1.1 ID卡和IC卡

ID卡:全称身份识别卡(Identification Card),多为低频(125Khz),是一种不可写入的感应卡,含固定的编号,主要有台湾SYRIS的EM格式,美国HID、TI、MOTOROLA等各类ID卡。

IC卡:全称集成电路卡(Integrated Circuit Card),又称智能卡(Smart Card)。多为高频(13.56Mhz),可读写数据、容量大、有加密功能、数据记录可靠、使用更方便,如一卡通系统、消费系统等,目前主要有PHILIPS的Mifare系列卡。

主要区别:
ID卡,低频,不可写入数据,其记录内容(卡号)只可由芯片生产厂一次性写入,开发商只可读出卡号加以利用,无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度;
IC卡,高频,不仅可由授权用户读出大量数据,而且亦可由授权用户写入大量数据(如新的卡用户的权限、用户资料等),IC卡所记录内容可反复擦写;

IC卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点,在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用,例如二代身份证、银行的电子钱包,电信的手机SIM卡、公共交通的公交卡、地铁卡、用于收取停车费的停车卡、小区门禁卡等;

以上图片来自淘宝商家,网上找了半天相关资料,发现淘宝商家解释得最清楚。

总结:
1.ID卡多为低频,IC多为高频;
2.IC卡整体上看比ID卡更有优势,市面上使用的大多数也是IC卡;
3.对于矩形白卡,里面为矩形线圈、表面没有编号的多为IC卡,里面为圆形线圈、表面有编号的多为ID卡;
4.对于异形卡,有编号的多为ID卡,最好使用带NFC的手机进行测试(目前手机NFC只能读高频13.56Mhz),IC卡会有反应;

1.2 接触式和非接触式IC卡

IC卡又可以分为接触式IC卡和非接触式IC卡。

接触式IC卡:该类卡是通过IC卡读写设备的触点与IC卡的触点接触后进行数据的读写;

非接触式IC卡:又称射频卡、感应式IC卡,该类卡与卡设备无电路接触,而是通过非接触式的读写技术进行读写(例如RFID、NFC),其内嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外,增加了射频收发电路。该类卡一般用在使用频繁、信息量相对较少、可靠性要求较高的场合。

两者比较好区分,直接看卡上有无金属触点即可。

1.3 RFID和NFC

非接触式的读写技术常见的有两种:RFID技术和NFC技术。

RFID技术:
1.通常应用在生产,物流,跟踪和资产管理上;
2.根据频率划分包含低频、高频(13.56MHz)、超高频、微波等;
3.作用距离取决于频率、读写器功率、读写器天线增益值、标签天线尺寸等,工作距离在几厘米到几十米不等;
4.读写器和非接触卡可以是一对多关系,也可以说一对一关系;且读写器和非接触卡是两个实体,不能切换;

NFC技术:
1.通常应用在门禁,公交卡,手机支付等领域;
2.频率也是13.56MHz,且兼容大部分RFID高频相关标准(有些是不兼容);
3.NFC作用距离较短,一般都是0~10厘米;
4.读写器和标签几乎都是一对一关系;且支持读写模式和卡模式,可以作为读写器也可变为非接触卡;

总体来说,NFC是RFID的子集,但NFC有些新特性又是RFID所不具备的。

1.4 ID卡类型

ID卡,工作在低频(125Khz),根据卡内使用芯片的不同,有如下分类:

ID卡
EM4XX系列,多为EM4100/EM4102卡,常用的固化ID卡,出厂固化ID,只能读不能写;常用于低成本门禁卡,小区门禁卡,停车场门禁卡;

ID白卡
EM4305或T5577,可用来克隆ID卡,出厂为白卡,内部EEPROM可读可写,修改卡内EEPROM的内容即可修改卡片对外的ID号,达到复制普通ID卡的目的;
T5577写入ID号可以变身成为ID卡,写入HID号可以变身HID卡,写入Indala卡号,可以变身Indala卡

HID卡
全称HID ProxⅡ,美国常用的低频卡,可擦写,不与其他卡通用;

1.5 IC卡类型

IC卡中最常见的是NXP Mifare系列卡,工作在高频(13.56Mhz),根据卡内使用芯片的不同,有如下分类:

M1卡
全称Mifare S50,是最常见的卡,出厂固化UID(UID即指卡号,全球唯一),可存储修改数据;常用于学生卡,饭卡,公交卡,门禁卡;

M0卡
全称Mifare UltraLight,相当于M1卡的精简版,容量更小、功能更少,但价格更低,出厂固化UID,可存储修改数据;常用于地铁卡,公交卡;

以上两种固化了UID,为正规卡,接下来就是一些没有固化UID,即不正规的卡:

UID卡
全称Mifare UID Chinese magic card,国外叫做中国魔术卡,M1卡的变异版本,使用后门指令(magic指令),可修改UID(UID在block0分区),可以用来完整克隆M1卡的数据;
但是现在新的读卡系统通过检测卡片对后门指令的回应,可以检测出UID卡,因此可以来拒绝UID卡的访问,来达到屏蔽复制卡的功能(即UID防火墙系统);

CUID卡
为了避开UID防火墙系统,CUID卡应运而生,取消响应后门指令(magic指令),可修改UID,是目前市场上最常用的复制卡;
近两年,智能卡系统制造公司,根据CUID卡的特性研发出CUID卡防火墙,虽然现在(2019年)还不是很普及,但是总有一天CUID卡会和UID卡一样面临着淘汰;

FUID卡
FUID卡只能写一次UID,写完之后自动固化UID所在分区,就等同M1卡,目前任何防火墙系统都无法屏蔽,复制的卡几乎和原卡一模一样;
但缺点也相对明显,价格高、写坏卡率高,写错就废卡。

UFUID卡
集UID卡和FUID卡的优点于一身,使用后门指令,可修改UID,再手动锁卡,变成M1卡。
可先反复读写UID,确认数据无误,手动锁卡变成M1,解决了UID卡的UID防火墙屏蔽,也解决FUID的一次性写入容易写错的问题,且价格比FUID卡还便宜;

判断是M0卡(Mifare UltraLight),还是M1卡(Mifare Classic 1k),可以通过SAK值判断。

产品ATQASAKUID长度Mifare Mini00 04094 bytesMifare Classic 1k00 04084 bytesMifare Classic 4k00 02184 bytesMifare Ultraligh00 44007 bytesMifare Plus00 44207 bytes

1.6 IC卡详细分析

1.6.1 IC卡存储器结构

以M1卡为例,介绍IC卡数据结构。
M1卡有从0到15共16个扇区,每个扇区配备了从0到3共4个数据段,每个数据段可以保存16字节的内容;
每个扇区中的段按照0~3编号,第4个段中包含KEYA(密钥A 6字节)、控制位(4字节)、KEYB(密钥B 6字节),每个扇区可以通过它包含的密钥A或者密钥B单独加密;

厂商段
每张M1卡都有一个全球唯一的UID号,这个UID号保存在卡的第一个扇区(0 扇区)的第一段(0 编号数据段),也称为厂商段。
其中前4个字节是卡的UID,第5个字节是卡 UID 的校验位,剩下的是厂商数据。
并且这个段在出厂之前就会被设置了写入保护,只能读取不能修改,前面各种能修改UID的卡,UID是没有设置保护的,也就是厂家不按规范生产的卡。

数据段
除了第0扇区外,其它每个扇区都把段0、段1、段2作为了数据段,用于保存数据。
数据段的数据类型可以被区尾的控制位(Access Bits)配置为读/写段(用于譬如无线访问控制)或者值段(用于譬如电子钱包)。
值段有固定的存储格式,只能在值段格式的写操作时产生,值段可以进行错误检测和纠正并备份管理,其有效命令包括读、写、加、减、传送、恢复,值段格式如下:

Value表示一个带符号4字节值,为了保证数据的正确性和保密性,值被保存了3次,两次直接保存,一次取反保存。该值先保存在0字节-3字节中,然后将取反的字节保存在4字节-7字节中,还保存了一次在8字节-11字节中。
Adr表示一个字节的地址,当执行备份管理时用于保存存储段的地址。地址字节保存了4次,取反和不取反各保存了2次。在执行加值、减值、恢复和传送等操作时,地址保持不变,它只能通过写命令改变。

控制段
每个扇区都有一个区尾控制段,它包括密钥A和密钥B(可选),以及本扇区四个段的访问控制位 (Access bits);访问控制位也可用于指出数据段的类型(为读/写段还是值段);控制段的存储格式如下:

如果不需要密钥B,那么区尾的最后6个字节可以作为数据字节,用户数据可以存储在区尾的第9个字节,这个字节具有和字节6、7、8一样的访问权限。

1.6.2 IC卡访问存储器

数据段支持的操作
根据使用的密钥和相应区尾访问条件的不同,数据段所支持的存储器操作也不同,存储器的操作类型如下:

可以看到只有作为值段时,才能加、减、传送、恢复。

各区的访问位定义
每个数据段和区尾的访问条件由3个位来定义,它们以取反和不取反的形式保存在区尾指定字节中。
访问位控制了使用密钥A和B操作存储器的权限,当知道相关的密钥和当前的访问控制条件时,可以修改访问条件,各区的访问位定义如下:

访问位在区尾的存储形式

区尾的访问条件
根据区尾(段 3)访问位的不同,访问条件可分为 “从不”、“密钥A”、“密钥B” 或“密钥A|B”(密钥A或密钥B),区尾的访问条件如下:

用灰色标明的行是密钥B可被读的访问条件,此时密钥B可以存放数据。
例如:当段3的访问条件C13C23C33=100时,表示:密钥 不可读(隐藏),验证密钥B正确后,可写(或更改);访问控制位在验证密钥A或密钥B正确后,可读不可写(写保护);密钥B不可读,在验证密钥 B 正确后可写;
又如:当段3的访问条件C13C23C33=110或者111时,除访问控制位需要在验证密钥A或密钥B正确后可读外,其他如访问控制位的改写,密钥 A,密钥 B 的读写权限均被锁死而无法访问;

数据段的访问条件
根据数据段(段 0-2 访问位的不同,访问条件可分为 “从不”、“密钥A ”、“密钥B ” 或“密钥A|B”(密钥A或密钥B)。
相关访问位的设置定义了该段的应用(或者说数据段类型)以及所支持的应用命令,不同的数据段类型可以进行不同的访问操作。 读/写段可以进行读操作和写操作。值段可以进行加、减、传送和恢复的值操作。
其中一种情况中(001)只能对不可再充电的卡进行读操作和减操作,另一种情况中(110)使用密钥B可以再充电。 厂商段无论设置任何的访问位都只是只读的, 数据段的访问条件如下:

如果密钥B可以在相应的区尾被读出,它就不能用于确认(在前面所有表中的灰色行)。如果读卡器要用这些(带灰色标记的)访问条件的密钥B确认任何段,卡会在确认后拒绝任何存储器访问操作。

1.6.3 举例说明

Mifare S50出厂时,访问控制字节(字节6-字节9)被初始化为“FF 07 80 69”,KEY A和KEY B的默认值为“FF FF FF FF FF FF” ;
字节6为FF,二进制为1111111;字节7为07,二进制为00000111;字节8为80,二进制为10000000,如下:

对照前面的访问位在区尾的存储形式图,可得知访问控制位为:
C10C20C30=000;C11C21C31=000;C12C22C32=000;C13C23C33=001。

C10C20C30、C11C21C31、C12C22C32对应数据段0、1、2,参考数据段的访问条件图即可得知该段三个数据区的访问权限;
C13C23C33对应区尾(段 3),参考区尾的访问条件图即可得知该段的访问权限;

块0控制位为:0 0 0 权限为:通过A或者B密码认证后可读,可写,可进行加值和减值操作;
块1控制位为:0 0 0 权限为:通过A或者B密码认证后可读,可写,可进行加值和减值操作;
块2控制位为:0 0 0 权限为:通过A或者B密码认证后可读,可写,可进行加值和减值操作;
块3控制位为:0 0 1 权限为:A密码不可读,验证A或者B密码后可改写A密码;验证A或者B密码后,可读可改写存取控制;验证A密码或者B密码后,可读可改写B密码;

这样每次换算还是有点麻烦,可以使用M1 S50卡控制字节生成工具快速换算:

最下面一行可以输入想解释的控制字,也可以根据上面的设置生成控制字;
最上面一行,左边是数据段0、1、2的访问控制位,右边是对应权限所需要的秘钥;
中间的一行,左边是区尾的访问控制位,右边是对应权限所需要的秘钥;

1.7 非加密IC卡和加密IC卡

非加密IC卡和加密IC卡的区别就是,非加密IC卡中所有扇区的KEYA和KEYB数值都是默认值FFFFFFFFFFFF;
而加密IC卡中,其中有扇区的KEYA和KEYB不等于FFFFFFFFFFFF,部分扇区加密的卡称半加密IC卡,所有扇区都加密的卡称全加密IC卡。

一般的读卡器,像手机的NFC,是读不到IC卡的加密数据的,需要用专门的工具,比如Proxmark3读取。

对于IC卡,除了对卡上数据加密,还有滚动码加密、服务器数据验证等技术。
因此,对IC卡的解密,更多的是门禁卡、签到卡、车库卡等的讨论,像公交卡、饭卡等涉及到资金问题的,基本都有服务器定期校验,得先搞定服务器再说,难度高还违法。

参考资料:
码农生活 篇二:IC卡门卡模拟探秘
IC卡简介【M1/S50,UID,CUID,FUID,UFUID复制卡介绍】
谈谈 Mifare Classic 破解
rfid-practice
Type A 卡存储结构与通信
Proxmark3 Easy破解门禁卡学习过程

2. 手机NFC模拟加密门禁卡

有了前面的知识,再来看现在我的加密门禁卡情况,手机能识别为加密卡,肯定是IC卡。

首先,加密卡在目前这个情况下是无法解密的,如果按照下面的操作失败,请参考下一章。
部分门禁系统只认证IC卡的UID,利用这一情况,可以试试复制门禁卡的UID,看运气能否打开门。

在已root的情况下,直接使用APP NFC卡模拟 便可读取加密卡的UID和非加密数据、并写UID到手机NFC里。
在未root的情况下,使用小米系统自带的门卡模拟功能,出于安全考虑,是不能对加密卡进行任何操作。手机的NFC,理论上可以读加密IC卡的UID,因此可以使用第三方软件MifareClassicTool读取UID,因为没有root,不能写手机NFC,但可以写IC卡,因此还需要一张CUID卡(不能使用UID卡),某宝上一块多一张,思路就是先读取加密卡的UID,再读取CUID卡的数据,然后将CUID卡的UID改为加密卡一样的UID,再将修改后的数据写回到CUID卡,最后用小米系统自带的门卡模拟功能,复制未加密的CUID卡即可。

1.读取加密卡的UID
打开软件Mifare Classic Tool,将加密门禁卡放到手机的NFC感应区域,识别到IC卡后,点击“工具”->“显示标签信息”,可以看到加密门禁卡的8个数字,4字节的UID。
注意,在16进制里,每个数字为4位(2^4=16),8位(bits)为一字节(bytes),即两个数字组成一字节,这里8个数字,即为4字节(Bytes)。
前8个数字,每个数字代表4位,8位为一字节,8个数字就是32位,即4字节
接着打开“工具”->“BCC计算器”,输入UID,得到1位BBC(两个数字)校验数据。

2.读取CUID卡数据
将CUID卡放到手机的NFC感应区域,识别到IC卡后,点击“读标签”->“启动映射并读取标签”,即可得到CUID白卡的所有信息。
接着修改第一行的前10个数字,改为加密门禁卡的UID(8个数字)和BCC(2个数字),一共10个数字,并点右上角保存图标保存。

3.写数据到CUID卡
再将CUID卡放到手机的NFC感应区域,识别到IC卡后,点击“写标签”,勾选“写转储(克隆)”->“显示选项”->“高级:使能厂商块写入”。
再点击“选择转储”,选择刚才保存的数据,点击“选择转储”。

在弹出的选择写扇区界面,默认即可,点击“好的”,最后点击“启动映射并写转储数据”。

4.NFC手机复制CUID卡
最后,使用小米手机系统自带的门卡模拟功能,复制刚才写入新UID的CUID卡即可。

接着,就看运气吧,我小区的门禁系统就只认UID,搞定。



本文地址:

微信