RFID破解三兩事

網上看了很多RFID破解的文章，大部分都是工具使用，一步步該怎麼操作，基本上沒有講原理的，估計導致了很多初學者非常迷惑，特別是一旦按照操作步驟操作的時候出錯時更加迷惑，不知道是什麼狀況，國內radiowar也同樣沒有看到過特別介紹原理性的文章。

建議大家還是多看看外文原版的資料說明，會理解的更透徹些，才能更快的加入到RFID安全研究及測試中。

參考站點：

http://www.proxmark.org 多看看論壇裏面提問跟回答

http://nfc-tools.org

http://www.openpcd.org/

http://www.rfdump.org

http://www.libnfc.org

這篇文章就當是我自以爲是的普及性介紹，我想應該還是會給很多人解惑。

首先，先說說目前RFID破解涉及到的幾種方法，我儘量以最直白的語言描述。

1、最簡單ID卡破解

常見破解辦法：ID卡複製，ID卡除了複製也沒有其他研究的了，畢竟太簡單了。

基本原理介紹：

ID卡屬於大家常說的低頻卡，一般大部分情況下作爲門禁卡或者大部分大學裏使用的飯卡，一般爲厚一些的卡，是隻讀的，卡里面只保存有一串唯一的數字序號ID，可以把這串數字理解爲你的身份證號，刷卡的時候，讀卡器只能讀到ID號，然後通過跟後臺數據庫進行匹配，如果是門禁卡，那麼數據庫裏面就是存在這樣的ID號，如果匹配上門就開了，匹配不上門就開不了。

如果是學校的飯卡，刷卡的時候，實際上操作的是你對應ID號相關的數據庫中的數據。ID卡本身不存在任何其他數據，所以，學校使用的ID卡飯卡，只能複製卡，刷別人的錢（數據庫中的錢），再沒有其他辦法。

破解方法：通過ID卡讀卡器，讀取卡內的ID號，然後把這串ID號寫入到ID卡空卡中即可，各類工具特別多，需要一個ID卡讀卡器。最簡單的淘寶有賣的工具，兩節7號電池，按讀卡按鈕讀要複製的卡的ID，然後再按寫卡按鈕，把讀到的ID號寫入到空白卡中，即完成了卡複製工作，優點就是方便，缺點就是我們看不到整個過程，對我們安全研究來說作用不大。

2、射頻IC卡破解

寫在前面的技術鋪墊：

射頻IC卡種類繁多，標準也繁多，這些不在介紹範圍內，但是以下***介紹的原理類似，下面不特別說明就是指的M1 S50卡，這也是目前廣泛使用的，並且大家做測試時最常見的IC卡。

常見的破解方法：

1)跟ID卡一樣，複製IC卡的UID號碼寫入到新的空白IC卡中。2)破解IC卡的密碼，從而改寫IC卡中的數據。3)破解IC卡的密碼之後，把所有數據導出再寫入到一個新的空白IC卡中，也就是 IC卡全卡複製（NFC手機及PM3等設備也支持把自己模擬成一個IC卡，實際上也屬於卡複製一類）。

IC 卡 （S50） 分爲16個扇區（0-15），每個扇區又分爲4個區域塊（0-63）， 每個扇區都有獨立的一對密碼keyA和keyB（先記着獨立兩個字，後面要思考問題）負責控制對每個扇區數據的讀寫操作，keyA和keyB分佈在每個扇區的第四塊中，第0扇區的第一個數據塊，存儲着IC卡的UID號（想成身份證號），其他扇區可以存儲其他的數據，如錢等數據。

一般IC卡的UID是唯一的也是寫死的不能更改，其他塊的數據是可以更改的，所以也就有了普通IC空白卡以及UID可寫空白卡（可以認爲是不遵守規範的商家制作的）。

現在我們開始想象破解的幾種環境：

1）讀卡器把IC卡當成ID卡一樣只識別UID正確即可，不管IC卡內其他數據，這時候，只需要把卡的UID讀出來，並使用一個UID可寫的空白卡，把UID寫入即可。2）讀卡器首先識別UID是否正確，然後再識別其他扇區的數據，通過keyA或者keyB對數據進行讀寫操作。這樣首先UID得正確，其次，keyA或者keyB得正確（後面爲了說的方便，我們就不說keyA或者keyB，直接說IC卡密碼）。這樣如果知道了IC卡密碼，我們也不需要複製新卡，那麼就可以更改IC卡中的數據，比如更改飯卡中的錢數。如果我們想複製一張一模一樣的卡，那麼就把原卡的所有扇區的數據全面導出來，再寫入新的UID可寫卡中即可。3）讀卡器不識別UID，只管對扇區的密碼進行驗證，如果驗證成功則允許對卡內數據操作等。（如某“XX快捷酒店”的門卡，就不管UID，只要扇區密碼正確即可），那我們可以通過扇區密碼更改門卡中的數據，如房號，住宿的時間等，也可以通過一個普通的IC卡（uid不能更改）複製一張門卡（跟原卡UID不同），也可以通過一個UID可寫的卡，複製一張跟原卡完全相同的卡（跟原卡UID也相同）。

基本上也就是以上幾種環境，改寫UID、通過扇區密碼改寫扇區數據、通過把原卡數據導出重新導入到新的IC卡中複製一張卡。

IC卡的UID是不通過密碼控制的，可以直接通過讀卡器獲得，後面講IC卡的通信過程會說明。那麼我們做IC卡破解時，主要的問題就是破解IC卡每個扇區的控制密碼，如果密碼破解了，那要怎麼操作都隨便了。

IC卡密碼破解的幾種方法：

1）  使用默認的密碼***

很多應用IC卡都沒有更改默認密碼，所以導致可以直接使用默認密碼來嘗試接入IC卡，常見的默認密碼有：

ffffffffffff000000000000a0a1a2a3a4a5b0b1b2b3b4b5aabbccddeeff4d3a99c351dd1a982c7e459ad3f7d3f7d3f7714c5c886e97587ee5f9350fa0478cc39091533cb6c723f68fd0a4f256e9FFzzzzzzzzzzA0zzzzzzzzzz

2）  nested authentication ***（大家常說的驗證漏洞***）

前面講到每個扇區都有獨立的密碼，一些情況下，比如某飯卡，扇區3中存儲着錢等數據，扇區3的更改了默認密碼，扇區5中也存儲着一些數據，扇區5也更改了密碼，其他扇區沒有更改默認密碼。我們要操作扇區3跟5，不知道密碼怎麼辦？使用nested authentication ***，這種***方式是在已知了16個扇區中任意一個扇區的密碼之後，採用的***方式，可以獲得其他扇區的密碼。我們前面都提到了，16個扇區的密碼都是獨立的，那麼怎麼能通過某個扇區的密碼獲得其他扇區的密碼呢？如果可以，那說明扇區就不是獨立的呀，有人會說，由於M1卡的加密算法被破解了，我只能說那是還沒有理解，具體算法不講，只說明一下，算法只是使得猜解密碼的時間變短，使得猜解密碼成爲可能。

這是什麼樣的原理呢？首先先了解，這是一個對等加密算法，也就是讀卡器跟tag中都保存着同樣的密碼，也都是用同樣的算法加密，然後看rfid的驗證過程：開始交互的時候，tag就已經把uid給reader說了，主要牽扯到防***機制，之後纔開始驗證。

第一次驗證時，讀卡器首先驗證0扇區的密碼，tag給讀卡器發送一個隨機數nt（明文），然後讀卡器通過跟密碼相關的加密算法加密nt，同時自己產生一個隨機數nr,(密文)發送給tag，tag用自己的密碼解密之後，如果解密出來的nt就是自己之前發送的nt，則認爲正確，然後通過自己的密碼相關的算法加密讀卡器的隨機數nr（密文）發送給讀卡器，讀卡器解密之後，如果跟自己之前發送的隨機數nr相同，則認爲驗證通過，之後所有的數據都通過此算法加密傳輸。

首先記住這裏面只有第一次的nt是明文，之後都是密文，而且nt是tag發送的，也就是驗證過程中，tag是主動先發隨機數的。我們破解的時候，讀卡器中肯定沒有密碼（如果有就不用破解了），那麼tag發送一個nt給讀卡器之後，讀卡器用錯誤的密碼加密之後發送給tag，tag肯定解密錯誤，然後驗證中斷，這個過程中，我們只看到tag發送的明文隨機數，tag根本沒有把自己保存的密碼相關的信息發送出來，那怎麼破解呢？

所以，要已知一個扇區的密碼，第一次驗證的時候，使用這個扇區驗證成功之後，後面所有的數據交互都是密文，讀其他扇區數據的時候，也需要驗證，也是tag首先發送隨機數nt，這個nt是個加密的數據，我們前面也說過每個扇區的密碼是獨立的，那麼加密實際上就是通過tag這個扇區的密碼相關的算法加密的nt，這個數據中就包含了這個扇區的密碼信息，所以我們才能夠通過算法漏洞繼續分析出扇區的密碼是什麼。

這也是爲什麼nested authentication***必須要知道某一個扇區的密碼，然後才能破解其他扇區的密碼。

3）  darkside***

假設某個IC卡的所有扇區都不存在默認密碼怎麼辦？暴力破解根本不可能，那這時候就是算法的問題導致的darkside***，我們照樣不說具體算法什麼漏洞之類，同樣，我們考慮首先要把tag中的key相關的數據騙出來，也就是讓tag發送出來一段加密的數據，我們通過這段加密的數據才能把key破解出來，如果tag不發送加密的數據給我們，那沒法破解了。

前面我們也說了，第一次驗證的時候tag會發送明文的隨機數給讀卡器，然後驗證讀卡器發送加密數據給tag，tag驗證失敗就停止，不會發送任何數據了，這樣看，根本就沒有辦法破解密碼。

實際上經過研究人員大量的測試之後，發現算法還存在這樣一個漏洞，當讀卡器發送的加密數據中的某8bit全部正確的時候tag會給讀卡器發送一個加密的4bit的數據回覆NACK，其他任何情況下tag都會直接停止交互。

那麼這個4bit的加密的NACK就相當於把tag中的key帶出來了，然後再結合算法的漏洞破解出key，如果一個扇區的key破解出來，就可以再使用nested authentication ***破解其他扇區密碼。

4）  正常驗證過程獲得key

1-3都是通過一般的讀卡器，把tag中的密碼破解出來，破解的原理中，不管密碼破解算法的漏洞，實際上都是要讓tag中發送出來一段密文。

那如果讀卡器本身就保存有密碼，卡也是授權的卡，也就是說卡和讀卡器都是正確授權的，那麼他們之間的加密數據交換就可以直接使用PM3等監控下來，然後通過“XOR效驗與算Key”程序算出密碼來。

這種情況下一般都是內部人員做案，或者把讀卡器中的SAM偷出來，SAM實際上就是保存讀卡器中密碼的一個模塊，然後通過另外的讀卡器插入SAM，用正常的授權的卡刷卡，然後監控交換數據，從而算出密碼。

5）  另一個方面

前面4類方法基本上把目前的rfid卡破解講清楚了，文字太多，所以也就沒有截圖，還有一個地方大家不知道考慮了麼？

我們提到的都是卡和讀卡器之間的數據交換，這是加密的數據，但是有沒有想過讀卡器跟電腦相連這塊，電腦中肯定沒有加密芯片，所以這塊肯定是明文傳輸，在某種環境中，比如通過電腦的控制程序導入密碼（假設是二進制等不能直接觀看的密碼文件）到讀卡器的時候，我們通過監控USB口（串口）數據通信，是不是就能明文看到密碼呢？

軟件裝載密碼到讀卡器

使用USB監控抓到的明文數據，包含了導入到讀卡器中的密碼明文。

常用工具說明：

1）mfoc  mfocgui 以及目前網絡上，淘寶上充斥的各類破解工具都是基於nested authentication***原理，就是內置了一些默認密碼，首先使用默認密碼對每個扇區進行測試，如果某個扇區存在默認密碼，然後就是用nested authentication***獲得其他扇區的密碼。2）PM3的darkside***，Mfcuk等爲darkside***工具，一個扇區密碼都不知道的情況下破解用的，由於破解算法的原理本身就不是100%成功的，所以如果長時間破解不出來，就停了重新換個nt，重新選個時間破解，跟運氣也有些關係。不要別人幾個小時，甚至幾十分鐘就破解成功了，你幾天都沒有破解出來，還一直傻傻的等，不如暫停換個nt，過一會再試。3）Libnfc工具，目前用的比較多的是radiowar的nfcgui，radiowar網站上也說了，就是給nfc-list  nfc-mfsetuid  nfc-mfclassic  這三個工具寫了個gui界面，你也可以使用命令行模式，或者你也可以自己寫個gui界面調用這三個程序即可，這些都是操作卡或者讀卡數據的工具，國內不同的IC卡讀卡器都附帶有一些讀寫卡程序，我用的一個比這個要方便的多。