IC卡 M1卡 各个扇区 控制块 密码 详解_m1卡扇区

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M1卡介绍

这次我们主要介绍的是非接触式IC卡。M1卡就是非接触式IC卡中应用最广泛的卡。M1卡就是Mifare非接触式感应卡，M1卡数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次。无电源，自带天线，工作频率为13.56MHZ.M1卡内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路。M1卡主要有两种，一种是S50和一种是S70。主要应用：门禁、考勤、会议签到、身份识别、物流、工业自动化、各种会员卡、如售饭、地铁、公交代币卡、俱乐部等电子消费、电子门票、动物识别、目标跟踪、洗衣管理、各种一卡通等等。

M1卡存储空间

M1卡分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位。每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存储数据。而每个扇区的块3为控制块，包括密码keyA，存取控制，密码keyB。存取控制的作用是控制对应扇区记录的读写权限与keyA和keyB的关系。由于每个扇区都有独立的key和存取控制，因此M1卡可以做到一卡多用互不干扰。

每一张M1卡的0扇区0块都称作绝对地址块，这一串是在卡片出厂时厂商赋予的，代表着这张卡独立的身份识别信息。绝对地址块的内容已被固化，无法更改。

M1卡控制位计算

以下为控制位的结构，前6位为密钥A，中间4位存取控制，后6位密钥B。

例如   A1A2A3A4A5  FF078069  B1B2B3B4B5

               密码A           控制位          密码B

             字节0-5          字节6-9      字节10-15

4位控制位中前3位是真实的控制位，第4位是备用控制位，一般用不上，因此我们可以只分析前3位。

三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限。1个字节等于8个比特，而一个扇区有4个块，每个块有3个控制位，以下是控制位以比特形式的结构图，_b表示取反存储，这边用红色字体已标出。

以FF078069默认控制位为例，我们将FF078069的16进制转化为2进制如下：

FF=11 1 1 1 1 1 1；07= 0 0 0 0 0 1 1 1；80=1 0 0 0 0 0 0 0 ；69=忽略

将以上的2进制数填入表格：

将取反的数再次取反以获得原来的控制位：

存取控制中每个块都的三个控制位定义如下，同时填入上表数据：

块0，块1，块2控制位均是000，存取控制权限可对应以下表：

块3控制位001，存取控制对应如下表：

可见块0，块1，块2通过密钥A或者密钥B认证后可读，可写，可进行加值和减值操作。块3密钥A不可读，但可通过认证密钥A或B修改。验证密钥A或者密钥B后，可读可改写存取控制。验证密钥A或者密钥B后，可读可改写B密码。

综上，存取控制FF078069极不安全，我们可以自定义存取控制进行修改，只要利用上述步骤将想要的控制位列出逆向推回去即可。

M1卡认证原理

这里介绍M1卡的认证原理即三轮认证。三轮认证是保障M1卡安全的重要手段，整个过程采用Crypto-1算法加密。以下是三轮认证的过程。

1. 读写器指定要访问的区，向卡发送身份验证请求，并选择密钥A或B。

2. 卡从位块读取密钥和存取控制条件。然后，卡向读写器发送明文4字节随机数Nt。（第一轮）

3. 读写器利用密钥和随机数Nt计算生成一个新随机数Nr，并将两个随机数一起加密为8个字节的数据发送给卡片。（第二轮）。

4. 卡解密得到Nt与Nr，验证Nt，若通过再一次加密Nr并发送给读卡器（第三轮）。

5. 读写器解密得到Nr，验证通过。

三轮认证在其原理上是可靠的，但是外国研究人员发现了该算法伪随机数生成的漏洞，使得加解密所用到的伪随机数可被正确预测，从而逆向计算出了三轮认证中的扇区密钥。该漏洞的利用在后面会讲到。。。