IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一-MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性

1、IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性課 程 目 標(biāo) MIFARE 1卡存儲結(jié)構(gòu)與讀寫操作 MIFARE 1卡值塊結(jié)構(gòu)與值操作 MIFARE 1卡防沖突特性與防沖突操作 MIFARE 1卡安全特性與存取控制設(shè)置IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性項目開發(fā)IC卡公交收費系統(tǒng)系統(tǒng)需求分析：具備小額電子錢包功能，定額方式收費操作方便快捷工作距離3GHz）。 按卡內(nèi)芯片供電方式：卡內(nèi)帶電池的有源卡和卡內(nèi)無電池、由讀寫器以無線感應(yīng)方式供電的無源卡 按使用過程中的讀寫方式：只讀卡（ID卡）和讀寫卡 （帶EEPROM）IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性

2、特點頻段工作頻率數(shù)據(jù)傳輸速率讀寫距離讀寫區(qū)域低頻125134KHz慢適中(1m)較為均勻高頻13.56MHz較快適中(1m)較為均勻超高頻860960MHz快遠(10m)很難定義不同頻段射頻卡的特點IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性非接觸式IC卡的國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)組織陣營頻段技術(shù)規(guī)范EPCglobal 全球產(chǎn)品電子代碼管理中心 歐美企業(yè) 沃爾瑪、思科、敦豪快遞、麥德龍和吉列等 UHF(860-960 MHz )電子產(chǎn)品代碼(EPC)、電子標(biāo)簽規(guī)范和互操作性、識讀器-電子標(biāo)簽通信協(xié)議、中間件軟件系統(tǒng)接口等ISO/IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)組織/國際電工委員會 全球非盈利工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織 多個頻

3、段識別卡與身份識別ISO/IEC14443自動識別ISO/IEC15693ISO/IEC18000UID 泛在技術(shù)核心組織 日本電子廠商、IT企業(yè) 2.45GHz和13.56MHz 電子標(biāo)簽超微芯片部分規(guī)格 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性非接觸式IC卡的ISO/IEC國際標(biāo)準(zhǔn)注釋：ICC集成電路卡CICCClose-Coupled ICC，緊密（密耦合）卡；PICCProximity ICC，稱為接近（近耦合）卡；VICCVicinity ICC，稱為鄰近（疏耦合）卡。CD Coupling Device，是讀寫器中發(fā)射電磁波的部分 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFAR

4、E卡存儲結(jié)構(gòu)和特性ISO/IEC14443國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)階段ISO/IEC 14443（草案）主要有兩個體系并存：ISO/IEC14443-Type A、ISO/IEC14443-TypeB。 TypeA：以PHILIPS公司為代表，包括SIEMENS、HITACHI、GEMPLUS、G&D和Schlumberger等公司 TypeB：以ST（意法半導(dǎo)體）、MOTOROLA、ATMEL、韓國SAMSUNG和日本的NEC等公司為代表。 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性ISO/IEC18000國際標(biāo)準(zhǔn)18000-1：物理層18000-2：低于135KHz通信的空中接口的參數(shù)； 1

5、8000-3：在通信的空中接口的參數(shù)；18000-4：在通信的空中接口的參數(shù)；18000-5：通信的空中接口的參數(shù)；18000-6：860-960MHz通信的空中接口的參數(shù)；18000-7：433MHz通信的空中接口的參數(shù)；IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性項目實現(xiàn)之第一步卡型選擇低頻非接觸式ID卡高頻非接觸式邏輯加密卡超高頻非接觸式IC卡數(shù)據(jù)傳輸速率低，防沖突性能差；沒有加密，不安全數(shù)據(jù)傳輸率高，防沖突性能好，安全性高讀寫距離遠，防沖突性能好；容易受周圍環(huán)境干擾，讀寫器成本高IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性目前高頻卡的產(chǎn)品主要包括：ISO14443T

6、ypeA卡Mifare 1 S50卡、Ultra Light卡 LEGIC Type A 卡、上海公交卡即華虹IC卡、復(fù)旦微電子Type A 卡ISO14443TypeB卡ATMEL RF020ISO15693（電子標(biāo)簽）卡PHILIPS I-Code2、TI Tag-it標(biāo)簽I-CODE（電子標(biāo)簽）卡 PHILIPS I-Code、上海貝嶺BL75R02SONY Felica卡香港八達通、深圳通中國二代身份證市場主流卡型IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性Mifare 1非接觸式IC卡 基本性能指標(biāo)：卡內(nèi)器件： 無線智能卡芯片Mifare MF1 IC S50 +天線線圈標(biāo)

7、準(zhǔn)： 遵從ISO/IEC 14443 Type A 標(biāo)準(zhǔn)工作頻率： 數(shù)據(jù)傳送速率： 106kbit/s （）IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性Mifare 1卡片的存儲結(jié)構(gòu) 存儲容量：10248位字長（即1KB），存儲介質(zhì)：EEPROM分為16個扇區(qū)（扇區(qū)0 15）每個扇區(qū)有4個塊（Block）塊0、塊1、塊2和塊3。每個塊有16個字節(jié)。一個扇區(qū)共有 16 Byte4 = 64 Byte IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性塊功能詳解1）廠商塊地址：扇區(qū)0塊0內(nèi)容：IC卡廠商標(biāo)志，包含卡序列號SN、卡類型號TagType及卡容量字節(jié)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。特性：只讀，

8、安全防偽例：卡類型號TagType卡序列號SN卡容量字節(jié)SIZEIC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性塊功能詳解2）數(shù)據(jù)塊（塊02）每塊16字節(jié)。可由區(qū)尾塊中的存取控制位（access bits）配置為： 讀寫塊：用作一般的數(shù)據(jù)操作，可用讀/寫命令直接讀/寫整個塊值塊：用作定值操作，可以進行加值/減值（INC/DEC）的運算。數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)的讀/寫/加值/減值條件： 符合該塊存取條件的要求 + 通過該扇區(qū)的密碼認(rèn)證。 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性塊功能詳解 3）區(qū)尾塊 （Sector Trailer）每個扇區(qū)的塊3為區(qū)尾塊，包含： KEY A（6B）+ A

9、ccess bits（4B）+KEY B（6B） 例： A0A1A2A3A4A5 FF078069 B0B1B2B3B4B5 密鑰A默認(rèn)值存取控制位默認(rèn)值密鑰B默認(rèn)值IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性MIFARE 1卡特點：支持城市一卡通EEPROM存儲器結(jié)構(gòu)提供多應(yīng)用： 1K字節(jié)EEPROM，16個扇區(qū), 4數(shù)據(jù)塊/扇區(qū)，16字節(jié)/塊。用戶可以定義每一個存儲器塊的訪問條件。每個扇區(qū)(每應(yīng)用)擁有各自獨立的密鑰,支持帶密鑰層次的多應(yīng)用。適合定額收費： 卡芯片中內(nèi)建有增值/減值的專項數(shù)學(xué)運算電路，非常適合公交/地鐵等行業(yè)的定額收費系統(tǒng)IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存

10、儲結(jié)構(gòu)和特性MIFARE 1卡防沖突特性利用每張卡全球唯一的SN實現(xiàn)二進制樹狀搜索防沖突算法。例：SN1：420A7E00SN2：420A7E01SN3：421A7E01沖突1選擇SN2、SN3沖突2選擇SN3IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性POWER OFF狀態(tài)IDLE狀態(tài)READY狀態(tài)ACTIVE狀態(tài)HALT狀態(tài)RESETREQUEST 命令A(yù)NTICOLLISION命令啟動防沖突循環(huán)讀取卡回送的UID（SN）HALT命令SELECT UID命令應(yīng)用：AUTENTICATION/READ/WRITE/INC/DEC命令WAKE UP 命令MIFARE 卡防沖突流程IC

11、卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性MIFARE 1卡特點：支持多卡同時操作卡芯片與讀寫芯片中都內(nèi)嵌防沖突模塊，可實現(xiàn)真正的（硬件）防沖突，可高速識別天線范圍內(nèi)的多張卡，適應(yīng)多人同時刷卡。IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性MIFARE 1卡的安全特性密碼認(rèn)證：所有扇區(qū)需通過密碼認(rèn)證才能進行讀/修改操作。存取控制：所有塊可通過設(shè)置存取控制條件限制存取。IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性Mifare 1 卡的密碼認(rèn)證方式 Mifare 1 卡的密碼的認(rèn)證采用了三次相互認(rèn)證的方法，具有很高的安全性。 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)

12、構(gòu)和特性（A）環(huán) ：Mifare 1卡向讀寫器發(fā)送一個隨機數(shù)據(jù)RB；（B）環(huán) ：讀寫器收到RB后向Mifare 1卡片發(fā)送一個令牌數(shù)據(jù)TOKEN AB=用讀寫器中存放的密碼加密后的RB+讀寫器發(fā)出的一個隨機數(shù)據(jù)RA；（C）環(huán) ：Mifare 1卡片收到 TOKEN AB 后，用卡中的密碼對TOKEN AB的加密的部分進行解密得到RB，并校驗第一次由（A）環(huán)中Mifare 1卡片發(fā)出去的隨機數(shù)RB是否與（B）環(huán)中接收到的TOKEN AB中的RB相一致；若讀寫器與卡中的密碼及加/解密算法一致，將會有RB=RB，校驗正確，否則將無法通過校驗；（D） 環(huán) ：如果（C）環(huán)校驗是正確的，則Mifare 1

13、卡片用卡中存放的密碼對RA加密后發(fā)送令牌TOKEN BA給讀寫器 ；（E）環(huán) ：讀寫器 收到令牌TOKEN BA后，用讀寫器中存放的密碼對令牌TOKEN BA中的RA（隨機數(shù)）進行解密得到RA；并校驗第一次由（B）環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機數(shù)RA是否與（D）環(huán)中接收到 的TOKEN BA中的RA相一致；同樣，若讀寫器與卡中的密碼及加/解密算法一致，將會有RA=RA，校驗正確，否則將無法通過校驗；IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性（A）環(huán) ：Mifare 1卡取隨機數(shù)RB=1100，KEY1=1010，加密/解密算法：異或，發(fā)送RB給讀寫器（B）環(huán) ：讀寫器取隨機數(shù)RA=0011

14、，KEY2=1010，加密/解密算法：異或，接收RB對RB加密：TOKENB=RB異或KEY2=0110，發(fā)送TOKENB+RA（C）環(huán) ：Mifare 1卡片對TOKEN B解密： RB=TOKENB異或KEY1=1100=RB，校驗正確；（D） 環(huán) ：Mifare 1卡片對RA加密TOKENA=RA異或KEY1=1001 ；（E）環(huán) ：讀寫器 收對TOKEN A解密：RA=TOKENA異或KEY2=0011=RA，校驗正確IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性Mifare 1 卡存取控制設(shè)置Access bits（存取控制位）：定義該扇區(qū)中4個塊的訪問條件，及定義數(shù)據(jù)塊的類

15、型（讀寫或值）Mifare 1 卡出廠初始化時，所有扇區(qū)塊3的初始化值均為 A0A1A2A3A4A5 FF078069 B0B1B2B3B4B5 卡初始化后的存取控制條件為： 密碼A永不可讀，校驗密碼A或密碼B正確后可以修改； 密碼B在校驗密碼A或密碼B正確后可讀，可修改； 存取控制位在校驗密碼A或密碼B正確后可讀，可修改； 數(shù)據(jù)塊在校驗密碼A或密碼B正確后可讀，可修改。 IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性公交卡密鑰存取條件的設(shè)置對象：各扇區(qū)塊3存取條件：密碼A永不可讀，校驗密碼A或密碼B正確后可以修改密碼B在校驗密碼A或密碼B正確后可讀，可修改；存取控制位在校驗密碼A或密

16、碼B正確后可讀，可修改；IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性存取控制位對塊3的控制結(jié)構(gòu)密碼A密碼A存取控制 存取控制密碼B密碼BC1X3C2X3C3X3readwritereadwriteread write000neverKEYA|BKEYA|BneverKEYA|BKEYA|B010neverNeverKEYA|BneverKEYA|Bnever100neverKEYBKEYA|BneverneverKEYB110neverNeverKEYA|Bnevernevernever001neverKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B011neverKEY

17、BKEYA|BKEYBneverKEYB101neverNeverKEYA|BKEYBnevernever111neverNeverKEYA|BneverneverneverIC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性C2X3_bC2X2_bC2X1_bC2X0_bC1X3_bC1X2_bC1X1_bC1X0_bC1X3C1X2C1X1C1X0C3X3_bC3X2_bC3X1_bC3X0_bC3X3C3X2C3X1C3X0C2X3C2X2C2X1C2X0BX7BX6BX5BX4BX3BX2BX1BX0存取控制位的結(jié)構(gòu)11111111000001111000000001101001IC

18、卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性公交卡預(yù)付費金額存取條件設(shè)置對象:扇區(qū)1塊02存取條件: 校驗密碼A或密碼B正確后可讀，可修改。IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性存取控制位對數(shù)據(jù)塊的控制結(jié)構(gòu)C1XYC2XYC3XYReadWriteIncrement Decr，Transfer，restore000KEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B010KEYA|Bnevernevernever100KEYA|BKEYBnevernever110KEYA|BKEYBKEYBKEYA|B001KEYA|BneverneverKEYA|B011KEYBKEYBn

19、evernever101KEYBnevernevernever111NeverneverneverneverIC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性C2X3_bC2X2_bC2X1_bC2X0_bC1X3_bC1X2_bC1X1_bC1X0_bC1X3C1X2C1X1C1X0C3X3_bC3X2_bC3X1_bC3X0_bC3X3C3X2C3X1C3X0C2X3C2X2C2X1C2X0BX7BX6BX5BX4BX3BX2BX1BX0存取控制位的結(jié)構(gòu)11111111000001111000000001101001IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性公交卡流水號存取

20、條件設(shè)置對象：扇區(qū)14塊0存取條件： 校驗密碼A/B正確可讀，永不可修改。其他各塊條件默認(rèn)。IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性存取控制位對數(shù)據(jù)塊的控制結(jié)構(gòu)C1XYC2XYC3XYReadWriteIncrement Decr，Transfer，restore000KEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B010KEYA|Bnevernevernever100KEYA|BKEYBnevernever110KEYA|BKEYBKEYBKEYA|B001KEYA|BneverneverKEYA|B011KEYBKEYBnevernever101KEYBnevernevern

21、ever111NeverneverneverneverIC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性C2X3_bC2X2_bC2X1_bC2X0_bC1X3_bC1X2_bC1X1_bC1X0_bC1X3C1X2C1X1C1X0C3X3_bC3X2_bC3X1_bC3X0_bC3X3C3X2C3X1C3X0C2X3C2X2C2X1C2X0BX7BX6BX5BX4BX3BX2BX1BX0存取控制位的結(jié)構(gòu)11101111000001111000000101101001IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性扇區(qū)14存取控制字節(jié)=EF 07 81 69H 將扇區(qū)14塊3的內(nèi)容修

22、改為FFFFFFFFFFFFEF078169FFFFFFFFFFFFIC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性MIFARE 1卡特點：支持開放環(huán)境下的安全可靠應(yīng)用高保密性： 全球唯一SN； 密鑰及傳輸密碼保護，各扇區(qū)密碼獨立且有三套（KEYSET0、1、2）二個（KEY A、KEY B）密碼。 密碼認(rèn)證采用三次相互認(rèn)證； 存取控制位保護，用戶可以定義每一個存儲器塊的訪問條件 RF信道數(shù)據(jù)加密 高可靠性： 無線通訊鏈路使用各種校驗機制確保數(shù)據(jù)可靠傳輸IC卡公交收費機相關(guān)設(shè)計一MIFARE卡存儲結(jié)構(gòu)和特性實訓(xùn) MIFARE 1卡的讀寫操作與存儲結(jié)構(gòu) 按標(biāo)志連接非接觸式IC卡讀寫器的電源線，電源指示燈閃亮一下表示連接正確。注意電源+5V與地不可接反。按標(biāo)志連接非接觸式IC卡讀寫器與PC機間的通信線，打開MIFARE系列非接觸式IC卡演示軟件MWRF，確認(rèn)通信正常。裝載密碼（Load Key）操作:在RFDEMO軟件界面中選擇密碼集0（KEYSET0），密碼A（KEY A），將扇區(qū)0-14的密碼A設(shè)置為全F，