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码农生活 ：IC卡门卡模拟探秘

本文作者：Hoki87

免责声明：本文涉及的技术仅供安全学习和教学用途，禁止非法使用！！！

前言

现在生活中少不了各种卡，公交卡、地铁卡、银行卡、门禁卡等，它们都是什么卡？ID卡？IC卡？另外带NFC功能的手机也能刷卡使用，笔者通过本文科普一下关于卡的知识，另外文中还有门卡模拟等一系列干货，值友们要看到最后哦！！！

ID和IC

ID卡：全称为身份识别卡（Identification Card），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HIDMOTOROLA等各类ID卡，

IC卡：全称集成电路卡（Integrated Circuit Card），又称智能卡（Smart Card）。可读写，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；而IC卡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(如新的卡号,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

接触式和非接触式IC卡

IC卡按结构分有：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

接触式IC卡和读卡机

非接触式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

IC 白卡

IC钥匙扣

IC滴胶卡

IC手机贴

NFC是现在主流的非接触式IC卡的读卡技术，其全称是近场通信（near field communication），是基于无线射频识别RFID（Radio Frequency Identification）技术发展起来的一种近距离无线通信技术，与RFID一样，NFC也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。NFC的传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到0~1m，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有成本低、带宽高、能耗低等特点。

NFC技术主要特征如下：

• 用于近距离(10cm以内)安全通信的无线通信技术
• 射频频率：13.56MHz
• 射频兼容：ISO 14443，ISO 15693，Felica标准
• 数据传输速度：106kbit/s，212 kbit/s，424kbit/s

现在手机都包含NFC功能，其主板上嵌入了NFC模块，具有三种功能模式：NFC手机作为识读设备(读写器)、NFC手机作为被读设备(卡模拟)、NFC手机之间的点对点通信应用

IC卡基础知识

IC卡中最常见的是NXP Mifare系列卡，根据卡内使用芯片的不同，分为

• Mifare S50，简称M1卡，是最常见的卡，出厂固化UID，可存储修改数据
• Mifare UltraLight，简称M0卡，低成本卡，出厂固化UID，可存储修改数据
• Mifare UID Chinese magic card，简称UID卡，M1卡的变异版本，可修改UID，国外叫做中国魔术卡，可以用来完整克隆M1 S50卡的数据；但是现在新的读卡系统通过检测卡片对特殊指令的回应，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
• 针对UID卡被屏蔽的问题，另外还有变异版本FUID卡和CUID卡，FUID卡的UID只能修改一次，起防屏蔽作用，专门对付物业升级的防复卡和防复读头；CUID卡则是针对FUID卡做的优化，支持UID号重复擦写，无需锁卡自动起防屏蔽作用

以标准M1卡为例，其容量为1K字节，总共分为16个扇区，每个扇区分为4个数据块，每个数据块16个字节

每个扇区中的块按照0 ~ 3编号，第3个块中包含KEYA（密钥A）、控制位、KEYB（密钥B），每个扇区可以通过它包含的密钥A或者密钥B单独加密

0扇区0块是特殊的数据块，用于存放制造商代码，包括芯片序列号UID，ATQA和SAK

非加密卡和加密卡的区别就是，非加密卡中所有扇区的KEYA和KEYB数值都是默认值FFFFFFFFFFFF；而加密卡中，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卡，所有扇区都加密的卡称全加密卡

M1卡数据结构

IC卡读写

设备

如果想读取IC卡中的数据，需要通过支持读卡技术（RFID、NFC）的硬件设备支持了，比如pn532、acr122u、proxmark3等，笔者使用的是Proxmark3，忽略性价比因素，相比于其它傻瓜式设备，proxmark3的功能更全面些，可玩性也更高，另外集成NFC模块的手机也支持IC卡片的读取

Proxmark3

读取IC卡

Proxmark3是由Jonathan Westhues设计并且开发的开源硬件，其主要用RFID的嗅探、读取以及克隆等的操作

官方固件更新记录：最近更新2019/03/15

除了官方软件，还有其它大神的软件：Proxbrute、EMV、Iceman

笔者用的是冰人（iceman）固件

冰人固件更新记录：最近更新2019/03/06

读卡方法：

用USB连接proxmark3后，安装完驱动，可以在设备管理器中查看设备串口号

串口识别COM4

打开PM3 Universal GUI软件，选择 COM4 连接proxmark3

查看Proxmark3的固件版本，发送指令：

• hw version

已刷冰人固件

在IC卡感应位置放上IC卡

然后读取卡片信息，发送指令：

• hf 14a info

其实Proxmark3最重要的功能还支持获取扇区的密钥，从而获取所有扇区的数据，这部分内容笔者本来有写，而且是本文的主要内容，无奈值得买平台对敏感信息审核比较严格，笔者第一次的文章提交未通过，只好把大部分违规内容给删除了，关于Proxmark3获取密钥的方法，值友们可以搜索其它平台，有类似方法介绍

在已知密钥的情况下，通过密钥将卡片数据读出，保存在仿真器内存中，发送指令：

• hf mf ecfill A 1

最后将仿真器内存中的卡片数据保存位文件TestData.eml，发送指令：

• hf mf esave 1 TestData

打开TestData.eml文件，可以看到所有扇区的数据都成功读取

写卡方法：

写UID卡：

准备一张UID卡，读取卡片信息，其中Answers to magic commands: Yes表示这张卡是中国魔术卡（UID卡）

写数据到UID卡中，发送指令：

• hf mf cload TestData

读出UID卡每个扇区中数据，以确认是否成功写入，发送指令：

• hf mf cgetsc n

cload和cgetsc命令是专门针对UID卡的，换成其它类型卡比如CUID卡则无效

写CUID卡：

那么写CUID卡该如何操作呢？现在大部分门禁系统都加入了屏蔽系统，使用复制的UID卡会出现只能使用一次，下次刷卡无效的情况，而CUID卡防屏蔽解决了这个问题，所以笔者继续研究如何写CUID卡，写CUID卡需要指令：

• hf mf wrbl blknum A/B KEYA/KEYB 000102030405060708090A0B0C0D0E0F

麻烦的是该指令每次只写1个块的数据，而卡中总共64块，所以需要执行64条指令，手动执行肯定比较耗时耗力，因此笔者写了lua脚本（cuidwrite.lua）自动执行写64块的操作

…

CUID写操作脚本执行

读取CUID卡片信息，其中Answers to magic commands: NO，只有UID卡才会返回YES

手机NFC读写卡

手机中安装MCT（mifare classic tool），无需root，可读取mifare系列IC卡的数据

MCT读取的数据

MCT写卡需要数据和密钥，可以只添加密钥，然后利用密钥直接读取卡片数据

1）编辑/增加密钥 ：新建密钥文件TestKey，进入密钥编辑页面，将密钥数据从电脑上复制然后粘贴进来

2）读取原卡数据：将原卡放在手机NFC感应区域，在MCT中选择正确的密钥TestKey，所有扇区数据就能成功读取

如果选择不正确的密钥，则无法读取完整数据

3）保存数据至转储文件

4）数据写入新卡：准备一张空白UID卡，识别卡片后，选择密钥文件和转储文件，选择扇区，等待写入完成即可

这么简单就完事了，还是太天真？

重新读取卡片数据确认，在MCT里选择比较转储功能，发现卡中0扇区0块的数据与转储文件不同，这说明0扇区0块的数据没有成功写入

后来笔者研究了下，原来需要在写转储时勾选 “高级：使能厂商块写入”选项，勾上这个选项后另外单独写一次0扇区

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但是反复尝试了UID卡，这种方法也无法写入0扇区；尝试了CUID卡，这种方法可以写入0扇区

注：MCT方式只能写CUID卡，用MCT写卡没有Proxmark3稳定，有时会出现写坏锁死CUID卡的情况

IC卡模拟（手机、手环）

MIUI门卡

小米MIUI推出了门卡模拟的功能，不仅可以将卡数据写入到手机中，而且手环也可以，当然需要写特殊手段，但是为了安全考量，小米官方都不支持加密卡的模拟

笔者的小米MIX2板载NFC芯片是NXP 80T19

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NXP 80T19芯片其模拟的卡类型属于NXP JCOP系列，Proxmark3的官方固件是不支持JCOP卡，后来笔者是刷了冰人固件才能正常识别MIX2模拟的门卡

NXP JCOP系列芯片卡是恩智浦NXP公司在高安全性的解决方案高性能产品。广泛应用如银行与金融，移动通信，公共交通，访客访问和网络接入等领域。支持接触式、非接触式、支持接触式与非接触式读写，内含有一个JCOP版本操作系统，并提供40 k-80K字节EEPROM存储器。NXP JCOP系列芯片卡出厂带传输密钥（Transport Key），需要经过初始化后，方可访问卡片内置的COS系统，因为此类芯片卡的安全系列非常高。

小米MIUI推出的门卡功能有两个模式：模拟实体门卡和添加虚拟门卡

模拟实体门卡

这个功能是将实体卡中的数据读取出来，然后通过手机模拟实体卡，将卡模拟到手机后，可以只带手机在刷卡机处刷卡，无需再另外带实体卡，轻便出行。可读取的门卡包括普通白卡、钥匙扣之类的IC卡

但是模拟的卡中不包括加密卡，如果卡被识别为加密卡，则会提示“加密卡不支持模拟”

非加密卡，可以成功模拟，模拟过程中需要证件和密码认证，这功能必须进行安全因素的考量

手机放在IC卡感应器

Proxmark3读出的模拟门卡信息，UID与实体IC卡的相同

添加虚拟门卡

虚拟门卡可以根据场景开卡，选择自定义空白卡，相当于由MIUI自动生成一张0扇区不可更改的IC卡，剩下的扇区数据可以随意写入。如果物业允许，在物业处开通虚拟门卡的权限即可，不过一般小区物业不会同意的

虚拟门卡开卡

Proxmark3读取到的虚拟门卡信息，UID由MIUI自动分配

模拟加密卡

现实中有个需求就是，想把手上的IC卡写到手机中，虚拟门卡是因其UID是由MIUI自动分配的，且生成后不可更改，虚拟门卡没条件开通门禁系统权限的条件下，只能选择模拟实体卡的功能了，但是模拟实体卡有个问题，前文中也提到过，现在使用的IC卡基本都是加密卡，模拟实体卡功能又不支持加密卡，那就没有办法了吗？

答案是肯定的，可以模拟加密卡，前方高能！！！真正的干货来了！！！

模拟加密卡的思路：获取加密卡数据 –> 只写UID信息到实体UID白卡中 –> 模拟UID白卡 –> 往模拟卡中写入加密数据

第一步：获取加密卡数据

用Proxmark3获取加密卡的密钥，然后读取所有加密数据（内容违规，已删

）

第二步：只写UID信息到实体UID白卡中

Proxmark3上更换一张UID空白卡，然后写0扇区0块数据

发送指令：

• hf mf csetblk 0 7295B829760804000214F34CBDBE2F1D

只写了0扇区0块的UID卡，因为未写加密数据，这张UID卡目前还是一张非加密卡

第三步：模拟UID白卡

手机上使用MIUI门卡的标准功能，模拟写了0扇区0块的UID卡

这一步相当于已将加密卡的0扇区写入到手机中

第四步：往模拟卡中写入加密数据

手机切换到卡模式，然后放在Proxmark3感应区域

用Proxmark3往手机的模拟门卡里写入加密数据，发送指令：

• hf mf restore 1 u 7295B829

. . .

1 ~ 63块数据成功写入

这一步写入了1 ~ 63块数据，但是0扇区0块数据无法写入，没关系因为0扇区0块数据已经在第三步中写入了

至此，所有扇区数据已写入到手机中，加密卡模拟成功完成

手机中可以设定刷卡方式设置，选择默认快捷卡片，只要靠近读卡器，手机自动唤醒切换到卡模式，并且首选默认快捷卡片

笔者模拟了公司门禁卡、小区物业门禁卡，加上MI Pay绑定的信用卡用于刷公交地铁，出行基本就不用带一堆卡了，一个手机全搞定

手环模拟

小米手环3 NFC版也可以通过相同方法模拟加密卡

总结

关于模拟加密卡功能，科技方便生活，笔者只尝试了小米系产品，另外华为系也有类似的门卡功能，等笔者手上有华为手机了另做尝试，苹果系则是要等iOS开方NFC权限，不知道红年马月了。

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