IC卡破解方法.doc

RFID破解方法網(wǎng)上看了很多RFID破解的文章，大部分都是工具使用，一步步該怎么操作，基本上沒有講原理的，估計(jì)導(dǎo)致了很多初學(xué)者非常迷惑，特別是一旦按照操作步驟操作的時(shí)候出錯(cuò)時(shí)更加迷惑，不知道是什么狀況，國(guó)內(nèi)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(huì)理解的更透徹些，才能更快的加入到RFID安全研究及測(cè)試中。參考站點(diǎn)：多看看論壇里面提問跟回答/這篇文章就當(dāng)是我自以為是的普及性介紹，我想應(yīng)該還是會(huì)給很多人解惑。首先，先說說目前RFID破解涉及到的幾種方法，我盡量以最直白的語言描述。1、最簡(jiǎn)單ID卡破解常見破解辦法：ID卡復(fù)制，ID卡除了復(fù)制也沒有其他研究的了，畢竟太簡(jiǎn)單了。基本原理介紹：ID卡屬于大家常說的低頻卡，一般大部分情況下作為門禁卡或者大部分大學(xué)里使用的飯卡，一般為厚一些的卡，是只讀的，卡里面只保存有一串唯一的數(shù)字序號(hào)ID，可以把這串?dāng)?shù)字理解為你的身份證號(hào)，刷卡的時(shí)候，讀卡器只能讀到ID號(hào)，然后通過跟后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，如果是門禁卡，那么數(shù)據(jù)庫(kù)里面就是存在這樣的ID號(hào)，如果匹配上門就開了，匹配不上門就開不了。如果是學(xué)校的飯卡，刷卡的時(shí)候，實(shí)際上操作的是你對(duì)應(yīng)ID號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。ID卡本身不存在任何其他數(shù)據(jù)，所以，學(xué)校使用的ID卡飯卡，只能復(fù)制卡，刷別人的錢（數(shù)據(jù)庫(kù)中的錢），再?zèng)]有其他辦法。破解方法：通過ID卡讀卡器，讀取卡內(nèi)的ID號(hào)，然后把這串ID號(hào)寫入到ID卡空卡中即可，各類工具特別多，需要一個(gè)ID卡讀卡器。最簡(jiǎn)單的淘寶有賣的工具，兩節(jié)7號(hào)電池，按讀卡按鈕讀要復(fù)制的卡的ID，然后再按寫卡按鈕，把讀到的ID號(hào)寫入到空白卡中，即完成了卡復(fù)制工作，優(yōu)點(diǎn)就是方便，缺點(diǎn)就是我們看不到整個(gè)過程，對(duì)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(shù)鋪墊：射頻IC卡種類繁多，標(biāo)準(zhǔn)也繁多，這些不在介紹范圍內(nèi)，但是以下攻擊介紹的原理類似，下面不特別說明就是指的M1S50卡，這也是目前廣泛使用的，并且大家做測(cè)試時(shí)最常見的IC卡。常見的破解方法：1）跟ID卡一樣，復(fù)制IC卡的UID號(hào)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(shù)據(jù)。3）破解IC卡的密碼之后，把所有數(shù)據(jù)導(dǎo)出再寫入到一個(gè)新的空白IC卡中，也就是IC卡全卡復(fù)制（NFC手機(jī)及PM3等設(shè)備也支持把自己模擬成一個(gè)IC卡，實(shí)際上也屬于卡復(fù)制一類）。IC卡破解基本上都逃不脫以上的幾種應(yīng)用，這里面又涉及到一個(gè)簡(jiǎn)單的IC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明，便于理解就簡(jiǎn)單說明一下。IC卡（S50）分為16個(gè)扇區(qū)（0-15），每個(gè)扇區(qū)又分為4個(gè)區(qū)域塊（0-63），每個(gè)扇區(qū)都有獨(dú)立的一對(duì)密碼keyA和keyB（先記著獨(dú)立兩個(gè)字，后面要思考問題）負(fù)責(zé)控制對(duì)每個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)的讀寫操作，keyA和keyB分布在每個(gè)扇區(qū)的第四塊中，第0扇區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊，存儲(chǔ)著IC卡的UID號(hào)（想成身份證號(hào)），其他扇區(qū)可以存儲(chǔ)其他的數(shù)據(jù)，如錢等數(shù)據(jù)。一般IC卡的UID是唯一的也是寫死的不能更改，其他塊的數(shù)據(jù)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(rèn)為是不遵守規(guī)范的商家制作的）?，F(xiàn)在我們開始想象破解的幾種環(huán)境：1）讀卡器把IC卡當(dāng)成ID卡一樣只識(shí)別UID正確即可，不管IC卡內(nèi)其他數(shù)據(jù)，這時(shí)候，只需要把卡的UID讀出來，并使用一個(gè)UID可寫的空白卡，把UID寫入即可。2）讀卡器首先識(shí)別UID是否正確，然后再識(shí)別其他扇區(qū)的數(shù)據(jù)，通過keyA或者keyB對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。這樣首先UID得正確，其次，keyA或者keyB得正確（后面為了說的方便，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，我們也不需要復(fù)制新卡，那么就可以更改IC卡中的數(shù)據(jù)，比如更改飯卡中的錢數(shù)。如果我們想復(fù)制一張一模一樣的卡，那么就把原卡的所有扇區(qū)的數(shù)據(jù)全面導(dǎo)出來，再寫入新的UID可寫卡中即可。3）讀卡器不識(shí)別UID，只管對(duì)扇區(qū)的密碼進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證成功則允許對(duì)卡內(nèi)數(shù)據(jù)操作等。（如某“XX快捷酒店”的門卡，就不管UID，只要扇區(qū)密碼正確即可），那我們可以通過扇區(qū)密碼更改門卡中的數(shù)據(jù)，如房號(hào)，住宿的時(shí)間等，也可以通過一個(gè)普通的IC卡（uid不能更改）復(fù)制一張門卡（跟原卡UID不同），也可以通過一個(gè)UID可寫的卡，復(fù)制一張跟原卡完全相同的卡（跟原卡UID也相同）?；旧弦簿褪且陨蠋追N環(huán)境，改寫UID、通過扇區(qū)密碼改寫扇區(qū)數(shù)據(jù)、通過把原卡數(shù)據(jù)導(dǎo)出重新導(dǎo)入到新的IC卡中復(fù)制一張卡。IC卡的UID是不通過密碼控制的，可以直接通過讀卡器獲得，后面講IC卡的通信過程會(huì)說明。那么我們做IC卡破解時(shí)，主要的問題就是破解IC卡每個(gè)扇區(qū)的控制密碼，如果密碼破解了，那要怎么操作都隨便了。IC卡密碼破解的幾種方法：1）使用默認(rèn)的密碼攻擊，很多應(yīng)用IC卡都沒有更改默認(rèn)密碼，所以導(dǎo)致可以直接使用默認(rèn)密碼來嘗試接入IC卡，常見的默認(rèn)密碼有：ffffffffffff000000000000a0a1a2a3a4a5b0b1b2b3b4b5aabbccddeeff4d3a99c351dd1a982c7e459ad3f7d3f7d3f7714c5c886e97587ee5f9350fa0478cc39091533cb6c723f68fd0a4f256e9FFzzzzzzzzzzA0zzzzzzzzzz2）nestedauthentication攻擊（大家常說的驗(yàn)證漏洞攻擊）前面講到每個(gè)扇區(qū)都有獨(dú)立的密碼，一些情況下，比如某飯卡，扇區(qū)3中存儲(chǔ)著錢等數(shù)據(jù)，扇區(qū)3的更改了默認(rèn)密碼，扇區(qū)5中也存儲(chǔ)著一些數(shù)據(jù)，扇區(qū)5也更改了密碼，其他扇區(qū)沒有更改默認(rèn)密碼。我們要操作扇區(qū)3跟5，不知道密碼怎么辦？使用nestedauthentication攻擊，這種攻擊方式是在已知了16個(gè)扇區(qū)中任意一個(gè)扇區(qū)的密碼之后，采用的攻擊方式，可以獲得其他扇區(qū)的密碼。我們前面都提到了，16個(gè)扇區(qū)的密碼都是獨(dú)立的，那么怎么能通過某個(gè)扇區(qū)的密碼獲得其他扇區(qū)的密碼呢？如果可以，那說明扇區(qū)就不是獨(dú)立的呀，有人會(huì)說，由于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(shí)間變短，使得猜解密碼成為可能。這是什么樣的原理呢？首先先了解，這是一個(gè)對(duì)等加密算法，也就是讀卡器跟tag中都保存著同樣的密碼，也都是用同樣的算法加密，然后看rfid的驗(yàn)證過程：開始交互的時(shí)候，tag就已經(jīng)把uid給reader說了，主要牽扯到防沖撞機(jī)制，之后才開始驗(yàn)證。第一次驗(yàn)證時(shí)，讀卡器首先驗(yàn)證0扇區(qū)的密碼，tag給讀卡器發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)nt（明文），然后讀卡器通過跟密碼相關(guān)的加密算法加密nt，同時(shí)自己產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)nr,(密文)發(fā)送給tag，tag用自己的密碼解密之后，如果解密出來的nt就是自己之前發(fā)送的nt，則認(rèn)為正確，然后通過自己的密碼相關(guān)的算法加密讀卡器的隨機(jī)數(shù)nr（密文）發(fā)送給讀卡器，讀卡器解密之后，如果跟自己之前發(fā)送的隨機(jī)數(shù)nr相同，則認(rèn)為驗(yàn)證通過，之后所有的數(shù)據(jù)都通過此算法加密傳輸。首先記住這里面只有第一次的nt是明文，之后都是密文，而且nt是tag發(fā)送的，也就是驗(yàn)證過程中，tag是主動(dòng)的。我們破解的時(shí)候，讀卡器中肯定沒有密碼（如果有就不用破解了），那么tag發(fā)送一個(gè)nt給讀卡器之后，讀卡器用錯(cuò)誤的密碼加密之后發(fā)送給tag，tag肯定解密錯(cuò)誤，然后驗(yàn)證中斷，這個(gè)過程中，我們只看到tag發(fā)送的明文隨機(jī)數(shù)，tag根本沒有把自己保存的密碼相關(guān)的信息發(fā)送出來，那怎么破解呢？所以，要已知一個(gè)扇區(qū)的密碼，第一次驗(yàn)證的時(shí)候，使用這個(gè)扇區(qū)驗(yàn)證成功之后，后面所有的數(shù)據(jù)交互都是密文，而且是tag首先發(fā)送隨機(jī)數(shù)nt，這個(gè)nt是個(gè)加密的數(shù)據(jù)，我們前面也說過每個(gè)扇區(qū)的密碼是獨(dú)立的，那么加密實(shí)際上就是通過tag這個(gè)扇區(qū)的密碼相關(guān)的算法加密的nt，這個(gè)數(shù)據(jù)中就包含了這個(gè)扇區(qū)的密碼信息，所以我們才能夠通過算法漏洞繼續(xù)分析出扇區(qū)的密碼是什么。這也是為什么nestedauthentication攻擊必須要知道某一個(gè)扇區(qū)的密碼，然后才能破解其他扇區(qū)的密碼，這個(gè)攻擊方式，我倒覺得，加密傳輸跟扇區(qū)密碼獨(dú)立幫了很大的忙，如果每次nt都是明文發(fā)送，那還真沒法破解其他扇區(qū)了。3）darkside攻擊假設(shè)某個(gè)IC卡的所有扇區(qū)都不存在默認(rèn)密碼怎么辦？暴力破解根本不可能，那這時(shí)候就是算法的問題導(dǎo)致的darkside攻擊，我們照樣不說具體算法什么漏洞之類，同樣，我們考慮首先要把tag中的key相關(guān)的數(shù)據(jù)騙出來，也就是讓tag發(fā)送出來一段加密的數(shù)據(jù)，我們通過這段加密的數(shù)據(jù)才能把key破解出來，如果tag不發(fā)送加密的數(shù)據(jù)給我們，那沒法破解了。前面我們也說了，第一次驗(yàn)證的時(shí)候tag會(huì)發(fā)送明文的隨機(jī)數(shù)給讀卡器，然后驗(yàn)證讀卡器發(fā)送加密數(shù)據(jù)給tag，tag驗(yàn)證失敗就停止，不會(huì)發(fā)送任何數(shù)據(jù)了，這樣看，根本就沒有辦法破解密碼。實(shí)際上經(jīng)過研究人員大量的測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)算法還存在這樣一個(gè)漏洞，當(dāng)讀卡器發(fā)送的加密數(shù)據(jù)中的某8bit全部正確的時(shí)候tag會(huì)給讀卡器發(fā)送一個(gè)加密的4bit的數(shù)據(jù)回復(fù)NACK，其他任何情況下tag都會(huì)直接停止戶。那么這個(gè)4bit的加密的NACK就相當(dāng)于把tag中的key帶出來了，然后再結(jié)合算法的漏洞破解出key，如果一個(gè)扇區(qū)的key破解出來，就可以再使用nestedauthentication攻擊破解其他扇區(qū)密碼。4）正常驗(yàn)證過程獲得key1-3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(shí)際上都是要讓tag中發(fā)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(quán)的卡，也就是說卡和讀卡器都是正確授權(quán)的，那么他們之間的加密數(shù)據(jù)交換就可以直接使用PM3等監(jiān)控下來，然后通過“XOR效驗(yàn)與算Key”程序算出密碼來。這種情況下一般都是內(nèi)部人員做案，或者把讀卡器中的SAM偷出來，SAM實(shí)際上就是保存讀卡器中密碼的一個(gè)模塊，然后通過另外的讀卡器插入SAM，用正常的授權(quán)的卡刷卡，然后監(jiān)控交換數(shù)據(jù)，從而算出密碼。5）另一個(gè)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(gè)地方大家不知道考慮了么？我們提到的都是卡和讀卡器之間的數(shù)據(jù)交換，這是加密的數(shù)據(jù)，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(huán)境中，比如通過電腦的控制程序?qū)朊艽a（假設(shè)是二進(jìn)制等不能直接觀看的密碼文件）到讀卡器的時(shí)候，我們通過監(jiān)控USB口（串口）數(shù)據(jù)通信，是不是就能明文看到密碼呢？截個(gè)圖：軟件裝載密碼到讀卡器使用USB監(jiān)控抓到的明文數(shù)據(jù)，包含了導(dǎo)入到讀卡器中的密碼明文。常用工具說明：1）mfocmfocgui以及目前網(wǎng)絡(luò)上，淘寶上充斥的各類破解工具都是基于nestedauthentication攻擊原理，就是內(nèi)置了一些默認(rèn)密碼，首先使用默認(rèn)密碼對(duì)每個(gè)扇區(qū)進(jìn)行測(cè)試，如果某個(gè)扇區(qū)存在默認(rèn)密碼，然后就是用nestedauthentication攻擊獲得其他扇區(qū)的密碼。2）PM3的darkside攻擊，Mfcuk等為darkside攻擊工具，一個(gè)扇區(qū)密碼都不知道的情況下破解用的，由于破解算法的原理本身就不是100%成功的，所以如果長(zhǎng)時(shí)間破解不出來，就停了重新?lián)Q個(gè)nt，重新選個(gè)時(shí)間破解，跟運(yùn)氣也有些