一天卧谈会，和舍友又议论起了楼下纯净水饮水机的事情；在吹了一波自己可以破解IC卡之后觉得这个东西确实好玩，就买了模块准备破解玩一玩的。
其实经过我的简单研究，发现破解这样一张水卡已经变得相当简单了，各种破解工具和软件都可以很容易下载到。就算你不想打命令，对黑色的命令行感到恐惧也可以很容易找到 GUI 的版本而且功能丝毫不打折扣。而在硬件操作方面…除了有玩家通过单片机控制射频卡模块的，还有类似PN532直接连接电脑用上位机操作的，甚至还有类似 Proxmark3 这样基于 FPGA 的专业射频卡安全评估套件。如果想要复制一张一模一样的卡用在电梯或者门禁上，还有一种特殊的 UID 卡可以轻松买到，价格也很低廉。
这样看来整个 M1 卡破解与克隆似乎已经形成了完整的产业，不得不令人担忧其在门禁领域的安全性。实体入侵的风险主要在于被发现，而复制一张卡要比翻栏杆轻松多也隐蔽多了。
好，步入正题。先提醒大家千万不能把卡片破解用在不法领域，技术的使用还是以正义为前提的。
本文要介绍的内容有
一：本人在操作时使用的设备
二：卡片技术历史
三：破解过程和工具
操作时使用的设备：
考虑到自己的需求只是玩一玩这张卡，对别的功能没有什么特别的需求，而且日后还要结合单片机玩别的东西….经过简单的挑选从某宝购入了 PN532 模块，就是那种红色 PCB 的那种，花了22块钱
这里盗用一张没有水印的卖家图
市面上这样针对嵌入式领域的的卡片读卡器主要有两种，一种是这种样子的，还有一种 RC522 的，那种的读卡器价格更便宜但是不支持 NFC，而且在现有软件上玩法更少一些。
除了读卡器，想要玩 PN532 还需要一个 TTL 转 USB 小板，作为玩了那么多年电子的人这种东西当然也是有的，某宝也可以很方便买到，价格在10块钱左右的那种就行了。
卡片技术和历史：
如果买齐了上面的两种东西就可以开工了。当然就算这个流程在简单还是要讲一讲一些技术细节和相关知识的，不然这篇文章就毫无价值了。不过下面的信息基本是一些
首先我们要破解的卡片虽然被称为IC卡（这个名字只是为了和ID卡相区别）而IC卡既有接触式的也有非接触式的，非接触式有基于 COS（嵌入式软件）的，也有 Mifare classic1 这类逻辑加密卡，本文讨论的就是 Mifare（简称M1） 卡。 M1卡使用硬件技术固化了一种不公开的密码算法，叫做Crypto 1 。然而信息安全这种事情从来都和公开或者不公开没有半毛钱关系的，破解还是照样破解的。
逻辑结构上，Mifare 卡本质上是一个有着几个额外功能的存储器卡。存储器被分成许多的数据块，每个数据块由16个字节组成。这些数据块组成扇区。1K的 Mifare 卡有16个扇区，每个扇区有四个数据块，这里的数据块就是用来存储自定义内容的，比如说剩余金额一类。4K的 Mifare 卡的前32个扇区由4个数据块组成，剩下的8个扇区每个由16个数据块组成。每一个扇区中最后一个数据块被称为扇尾。0扇区有特殊的数据。前4个数据字节包括唯一的卡验证号（UID），后面跟着一个字节的位计数检查（BCC）。这个位计数检查通过连续的异或所有的UID字节被计算出来。剩下的字节用来存储制造商的数据。这个数据块是只读的。读卡器需要在进行任何存储操作前认证扇区。扇尾包含密钥A和密钥B，这两个密钥都是用来认证的。访问条件定义了对该扇区的哪种操作是可行的，也是大家通常讲的”锁控制位”所锁定的地方。
扇尾有特殊的访问条件。密钥A是永远不可读的，而密钥B可被设置成可读或不可读。当B为可读时，存储器只用来存储数据而密钥B不能用作认证密钥。除了访问条件（AC）和密钥，剩下一个未被定义的数据字节（U）可以被用来存储任意的数据或设置成值模块（value block）。当用作值模块时，一个有符号的4字节的值被存储了三次，两次未取反和一次取反。取反在这里意味着值的每一位都和1进行异或。这四个字节按照从左到右低位字节到高位字节的顺序存储。剩下的四个字节用来存储1字节的模块地址，这个地址可被用作指针pointer。
就像一切硬件Hack一样，这个卡片的破解是也是从硬件开始的。
在2007年年底柏林举行的第24届黑客大会Chaos Communications Congress上，两位研究者宣读了他们合作的论文。“这两位一个是德国的学者Henryk Plotz，另一个是弗吉尼亚大学的在读博士Karsten Nohl，他们利用显微镜，把Mifare Classic的芯片进行了抽丝剥茧般的逐层分析，然后附以RFID读卡器，得到了Mifare Classic芯片每层的布线图。从而分析出芯片中近万个逻辑单元，分别是逻辑电路的与门、或门以及触发器。…..他们从这些逻辑门中发现了规律，从而大大简化了分析的进程。接下来就是要找到其中关键的加密处理部分，……他们按照自己获得的数据信息进行了重构，在此过程中他们详细分析了各个单元模块的功能，经过一番辛苦劳作之后，他们发现了MifareClassic芯片的若干安全隐患。其中之一就是他们掌握了一个16位随机数发生器的原理，每次都能够正确预测下一个随机数的值。 “。这个伪随机数发生器的函数是X16 + X14 + X13 + X11 + 1。
2008年的2月，荷兰政府公布的一项针对此事的报告对此回应：报告肯定了Nohl and Plotz的发现，但却断言由于攻击的成本，Mifare 卡系统在两年内还是安全的。他们估计攻击所使用的硬件成本约为9000美元，并费时数小时。
Nohl看来对荷兰政府想把大事化小的态度不甚满意，于是马上又发表了一篇名为“Cryptanalysis of Crypto-1”的文章，公开了Mifare Classic加密算法Crypto-1的核心就是一个48位的线性反馈移位寄存器加上几个输出函数过滤器。而这几个函数过滤器应用了三种不同的函数关系，它们都有统计学上偏移的弱点，利用这些弱点和之前掌握的随机数发生器的知识，使用普通计算机通过向读卡器发送几十个挑战数，就能够猜出卡片的密钥中的32位是什么。其中有12个比特仅通过乱码流的第一位比特值便可判定，其余36位密钥值的破解时间，若使用一个FPGA装置是30秒内，即使使用普通PC机也就用几分钟。
不过 Nohl 所公布的信息还是有相当保留的，他虽介绍了攻击方法，却没有技术细节；对 Crypto-1 的内容和缺陷也披露的颇为朦胧。所以 Nohl 的这篇文章更像是在警告世人，而不是倾囊而出地展现自己到底知道多少。所以到这个时候 Mifare 的最后一层面纱还没有在公共面前揭开。然而，Nohl 的文章的标题“Crypto-1 的密码学分析”却为有志者指明了奋斗方向。
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玩PN532，M1水卡攻击实战
