Cartão MIFARE Classic

MIFARE Classic em resumo

• Dois tamanhos de memória: 1K (S50, 16 setores), a credencial usual de porta, hotel e associação, é detalhado nesta página; 4K (S70, 40 setores) é abordado na página do cartão MIFARE Classic 4K.
• Geração atual: Classic EV1, nos dois tamanhos. A NXP o marca como não recomendado para novos projetos.
• Segurança: o Crypto-1 está quebrado, e o EV1 não muda isso. Use Classic para combinar com um sistema instalado ou como credencial de conveniência; para um novo sistema seguro, escolha MIFARE DESFire ou MIFARE Plus.
• O que fabricamos: cartões, chaveiros, pulseiras e adesivos com chips MIFARE Classic EV1 genuínos da NXP (MF1S50 para 1K, MF1S70 para 4K), impressos e entregues em branco ou codificados.

Especificação do cartão MIFARE Classic

Os valores do chip vêm dos datasheets MIFARE Classic EV1 da NXP. Material do cartão, impressão e distância de leitura são confirmados para seu pedido e verificados em uma amostra com seu leitor.

O que é um cartão MIFARE Classic

Um chip MIFARE Classic usa a interface aérea ISO/IEC 14443 Type A, partes 1 a 3, com seu próprio conjunto de comandos Classic e autenticação Crypto-1, em vez da camada de protocolo ISO/IEC 14443-4 que o DESFire usa. A memória é uma grade fixa de setores e blocos, e cada setor tem seu próprio par de chaves, por isso várias aplicações podem compartilhar um cartão sob chaves separadas. Sistemas de controle de acesso, hotel e bilhetagem construídos sobre Classic aceitam um cartão somente quando o leitor, seu firmware e o formato do cartão coincidem, por isso confirme o suporte ao sistema exato, não apenas à frequência.

1K ou 4K: como os dois tamanhos se comparam

Comandos, chaves, Crypto-1 e as opções de UID são os mesmos nos dois tamanhos, mas um sistema pode aceitar apenas o tamanho para o qual foi construído. Uma credencial de porta ou hotel precisa de apenas alguns blocos, por isso o 1K é o pedido usual. Quando várias aplicações ou registros no cartão precisam de mais setores, veja quando a memória 4K é necessária.

MIFARE Classic EV1 em 1K e 4K

Os chips Classic atuais da NXP são da geração EV1: MF1S50 para 1K e MF1S70 para 4K. Eles mantêm o mapa de memória e o conjunto de comandos Classic, por isso funcionam em sistemas Classic existentes. A NXP chama o EV1 de a maior evolução da família, sucedendo todas as versões anteriores, e o credita com grande robustez ESD e desempenho RF altamente eficiente. Em comparação com os datasheets de 2011 da NXP para os anteriores MF1S50yyX e MF1S70yyX, o EV1 acrescenta três coisas:

• Reforçado contra os primeiros ataques apenas de cartão. O EV1 gera um nonce de cartão verdadeiramente aleatório e não vaza mais keystream por meio de um código de erro criptografado após uma autenticação falha, as duas falhas por trás dos ataques nested e darkside. A cifra não muda, por isso o ataque hardnested de 2015 ainda recupera suas chaves (veja a seção de segurança abaixo).
• Opção de modulação de carga. A intensidade da modulação de carga do cartão pode ser alternada de forte (o padrão) para normal quando um sistema de leitor precisar.
• Verificação de originalidade. O EV1 1K suporta a verificação de originalidade da NXP; o EV1 4K não.

Mantidos sem alteração dos chips anteriores: a escolha de um UID de 7 bytes ou um NUID de 4 bytes, com ID aleatório e personalização de UID única nas versões de 7 bytes (explicada na próxima seção), 200.000 ciclos de escrita típicos (100.000 mínimos), pelo menos 10 anos de retenção de dados e distância de operação de até 100 mm. A NXP marca o Classic EV1 como não recomendado para novos projetos e cita o MIFARE DESFire Light como alternativa.

NUID de 4 bytes ou UID de 7 bytes

O identificador fica no bloco 0 do setor 0, o bloco do fabricante, que a NXP programa e protege contra escrita na produção. O Classic EV1 é pedido em uma de duas variantes, e a escolha importa para qualquer sistema que cadastre ou consulte cartões pelo ID.

Um UID de 7 bytes pode surpreender softwares mais antigos. No primeiro nível de cascata, o cartão retorna a tag de cascata 88h e apenas os três primeiros bytes do UID, por isso um controlador que armazena apenas aquela primeira resposta registra um número diferente do UID completo. As versões de 7 bytes podem, em vez disso, ser personalizadas para responder com um ID aleatório de tamanho único ou com um NUID de 4 bytes calculado a partir do UID de 7 bytes. O comando Personalize UID Usage define isso uma vez e depois o trava, e a NXP recomenda enviá-lo durante a personalização mesmo quando o padrão é mantido. Informe qual ID o sistema foi construído para usar ou envie um cartão em funcionamento e teste uma amostra nos leitores reais antes de um pedido grande.

Mapa de memória 1K: setores, blocos e o trailer de setor

Um chip 1K tem 16 setores, cada um de 4 blocos de 16 bytes: 1024 bytes. O último bloco de cada setor (bloco 3) é o trailer de setor; os outros contêm dados. O setor 0, bloco 0 é o bloco do fabricante com o UID e dados da NXP, programado e protegido contra escrita na produção. Isso deixa 47 blocos de dados, cerca de 752 bytes. O layout 4K, com seus oito setores grandes, está na página do cartão MIFARE Classic 4K.

Duas chaves protegem cada setor: Key A e Key B, guardadas no trailer com os bits de acesso (tabela abaixo). Os bits de acesso decidem, bloco a bloco, qual chave pode ler, escrever, incrementar ou decrementar. Um padrão comum dá aos leitores de campo a Key A para leitura e mantém a Key B, que pode escrever, na estação de emissão. A Key A sempre é lida como zeros, e a Key B também, a menos que os bits de acesso a tornem legível, caso em que ela serve como dado em vez de chave. Na entrega, cada chave é FFFFFFFFFFFF e os bytes de acesso são FF0780, a configuração de transporte; a Key B é legível nesse estado, por isso um cartão novo é autenticado com a Key A. O chip verifica o formato dos bits de acesso em cada acesso e bloqueia irreversivelmente todo o setor se o formato estiver errado, por isso grave trailers com um script testado.

Um bloco de valor contém um valor com sinal de 4 bytes em um formato redundante que permite detecção de erros e gestão de backup e suporta incremento, decremento, restauração e transferência. É assim que bolsas de circuito fechado e contadores foram construídos sobre Classic. Nada dessa estrutura é secreto: a proteção depende inteiramente das chaves de setor e da cifra.

Segurança: o Crypto-1 está quebrado, inclusive no EV1

O Classic protege seus setores com Crypto-1, uma cifra de fluxo proprietária com chaves de 48 bits, executada em uma autenticação mútua de três passos antes que qualquer bloco possa ser lido ou gravado. A NXP nunca a publicou. Em dezembro de 2007, Karsten Nohl e Henryk Plötz apresentaram uma engenharia reversa parcial a partir do silício e, em 2008, pesquisadores da Radboud University Nijmegen a concluíram e publicaram ataques práticos de recuperação de chaves. Os ataques apenas de cartão que se seguiram, nested e darkside, usaram duas falhas de implementação: um nonce de cartão previsível e um código de erro criptografado após uma autenticação falha.

O Classic EV1 e outros cartões "reforçados" removem essas duas falhas sem quebrar a compatibilidade com leitores Classic. Eles não mudam a cifra. Em 2015, Carlo Meijer e Roel Verdult publicaram o ataque hardnested, que usa um vazamento de bit de paridade embutido no protocolo Classic, precisa de uma chave conhecida (setores não usados muitas vezes mantêm uma chave padrão) e recuperou uma chave de um cartão reforçado em cerca de cinco minutos em um núcleo de laptop, com hardware de consumo. Sua conclusão: todo cartão compatível com Classic deve ser tratado como um cartão de memória simples.

A consequência é permanente. Uma vez conhecida uma chave de setor, o que Meijer e Verdult constataram ser quase sempre o caso na prática, qualquer pessoa com poucos minutos de acesso a um cartão Classic, inclusive EV1, pode recuperar suas outras chaves de setor, lê-lo por completo e copiar seu conteúdo, e nenhuma mudança de firmware corrige o Crypto-1. Trate o MIFARE Classic, inclusive EV1, como uma credencial de conveniência, não de segurança: adequado quando o cartão apenas identifica um portador que um back-end verifica, não adequado como única proteção para valor armazenado, portas que precisam resistir à clonagem ou dados pessoais. Para aplicações relevantes para a segurança, a própria NXP remete os clientes a MIFARE DESFire e MIFARE Plus.

Quando uma base instalada mantém um sistema em Classic por enquanto, estas medidas limitam o dano sem tornar o cartão seguro:

• Diversifique as chaves por cartão. Derive as chaves de setor de cada cartão a partir de seu UID e de uma chave-mestra guardada em um módulo seguro, para que uma chave recuperada desbloqueie um cartão em vez de toda a frota.
• Verifique no back-end, não no cartão. Trate o cartão como um identificador e verifique direitos, validade e localização no servidor; um UID ou valor de setor por si só não prova nada, porque existem cartões clonáveis com UID gravável.
• Observe anomalias. Sinalize o mesmo identificador aparecendo em dois lugares dentro de uma janela de viagem impossível ou falhas repetidas de autenticação, para transformar clonagem ilimitada em alguns incidentes detectáveis.
• Planeje a migração. Migre para MIFARE Plus, que pode rodar nos leitores Classic atuais no nível de segurança 1 e mudar para AES no nível de segurança 3 conforme os leitores forem atualizados (no SL1 ele ainda usa Crypto-1, por isso o ganho de segurança vem com o SL3), ou para MIFARE DESFire para um novo sistema seguro.

O Classic continua sendo o pedido certo quando os leitores e as fechaduras instalados são apenas Classic ou quando o cartão carrega apenas um identificador que o back-end verifica e o risco de clonagem é baixo: a maioria das chaves de hotel, associações de academia, crachás de visitante e credenciais de evento.

Chips "compatíveis com MIFARE" e por que usamos NXP EV1

O MIFARE Classic é um produto da NXP, mas chips compatíveis de outros fabricantes, mais comumente a família FM11RF08 da Fudan, implementam a camada ISO/IEC 14443-3A e os comandos Crypto-1 de forma suficientemente próxima para funcionar em muitos leitores Classic, e um leitor que verifica apenas ATQA e SAK pode não distingui-los. Eles não são o mesmo chip. Em agosto de 2024, Philippe Teuwen, da Quarkslab, publicou uma chave de backdoor de hardware no Fudan FM11RF08S e uma chave de backdoor mais antiga compartilhada por chips Fudan FM11RF08 e FM11RF32 e por chips antigos Philips (hoje NXP) MF1ICS5003 e MF1ICS5004 fabricados por volta de 1998 a 2001 e cartões Infineon SLE66R35. Com tal chave, todas as chaves de setor podem ser recuperadas em minutos mesmo quando diversificadas. Ele encontrou os cartões Fudan em hotéis nos EUA, na Europa e na Índia; as amostras NXP Classic EV1 que ele testou rejeitaram os comandos não documentados.

Esta pesquisa é um motivo pelo qual construímos cada cartão, chaveiro, pulseira e adesivo MIFARE Classic com um chip MIFARE Classic EV1 genuíno da NXP, MF1S50 ou MF1S70, e não oferecemos um chip Fudan ou outro "compatível com MIFARE" como opção Classic. Onde quer que você compre, especifique o chip exato no pedido, por exemplo "NXP MIFARE Classic EV1 1K, MF1S50, UID de 7 bytes" em vez de "MIFARE-compatible 1K", e teste uma amostra nos leitores e fechaduras reais antes de um pedido em volume. Uma peça que autentica em um leitor de bancada ainda pode ser rejeitada por um sistema de acesso que identifica seus cartões por impressão digital, e um clone com UID gravável precisa ser tratado como ameaça de clonagem por qualquer sistema que liste cartões por UID. Especificar NXP EV1 evita as famílias de chips em que essas chaves de backdoor foram encontradas; isso não corrige a fraqueza do Crypto-1 descrita acima.

A família MIFARE em resumo

MIFARE é uma família de chips, não um produto, e "MIFARE" em uma especificação não informa ao leitor qual membro se trata. A tabela coloca o Classic contra seus parentes para que você possa combinar o cartão com o que o sistema realmente precisa; um chip citado na especificação do seu integrador sempre prevalece sobre este resumo.

Leitura de cartões Classic com celulares e leitores

• Leitores e fechaduras de acesso: procure suporte explícito a MIFARE Classic, o comprimento de UID exigido e o formato de codificação do sistema. 'MIFARE' nomeia uma família e por si só não confirma suporte a Classic. Ler um UID e autenticar dados de setor são capacidades diferentes.
• Celulares Android: o suporte a MifareClassic depende do hardware e é opcional. Verifique o celular e o aplicativo exatos e forneça as chaves de setor corretas para operações de dados protegidos.
• iPhones: não escolha Classic para uma aplicação que precise ler ou gravar dados de setor pelo Core NFC. Para conteúdo NDEF voltado a celulares, considere uma tag NFC Forum como as de nossos adesivos NFC e teste o celular e o aplicativo pretendidos.
• Leitores/gravadores de mesa: o ACR122U lista suporte a MIFARE Classic por meio de comandos PC/SC; o µFR Classic CS oferece operações Classic por meio de seu SDK. PC/SC é uma interface de host, por isso verifique comandos específicos do cartão e suporte de software, além do modelo do leitor.

Formatos e materiais de cartão

• Cartão ID-1 padrão: 85.6 × 54 mm, 0.76 a 0.84 mm de espessura, em PVC, PVC reciclado, PET-G ou policarbonato; o formato para crachás de funcionários, associação e chaves de hotel.
• Cartões finos e de papel: PVC de 0.3 a 0.5 mm ou papel revestido para bilhetes descartáveis e passes de evento; veja nosso cartão RFID de papel.
• Cartões de madeira e bambu: um corpo de madeira ou bambu no lugar do PVC; veja o cartão RFID de madeira.
• Chaveiros, pulseiras e adesivos: o mesmo chip S50 ou S70 em chaveiros de ABS, pulseiras de silicone ou tecido e adesivos MIFARE.
• Cartões combi: um chip Classic e um chip de 125 kHz ou UHF em um corpo de cartão, cada um lido pelo seu próprio sistema; veja o cartão combi. Um cartão de dupla interface é um produto diferente: um chip alcançado tanto por um contato quanto por uma antena.

Impressão e personalização

• Impressão: CMYK offset, cores Pantone spot, serigrafia, impressão UV e digital nos dois lados; acabamento fosco, brilhante ou fosco; fundos metálicos e holográficos.
• Dados variáveis: numeração impressa ou gravada a laser, códigos de barras, códigos QR, nomes e foto de ID a partir do seu arquivo de dados. Quando o UID ou um número atribuído é impresso em cada cartão, você recebe um arquivo em Excel, CSV ou XML que associa o UID de cada cartão ao seu número impresso.
• Recursos adicionais: tarja magnética HiCo ou LoCo, painel de assinatura, painel raspável, furo para cordão, relevo.
• Codificação: em branco na configuração de transporte ou gravado com seus dados de setor pelo nosso serviço de codificação RFID. Cada cartão que codificamos é lido novamente depois, e um relatório de dados é enviado com cada pedido codificado. O carregamento de suas próprias chaves de setor é confirmado no orçamento: acerte qualquer entrega de chaves separadamente e nunca envie chaves em uma consulta. A codificação é feita apenas para a organização que administra o sistema.

Onde os cartões MIFARE Classic são usados

• Controle de acesso: crachás de funcionários e moradores para escritórios, apartamentos e estacionamentos; veja chaveiros RFID para controle de acesso.
• Hotéis: cartões-chave de hotel para os muitos sistemas de fechadura construídos sobre Classic 1K; guia em cartões-chave de hotel.
• Associação e fidelidade: academias, clubes, bibliotecas e cartões de campus.
• Transporte e eventos: bilhetes de viagem única e temporada, passes de evento e pulseiras de festival sem dinheiro.
• Pagamento e cantina: bolsas de circuito fechado em blocos de valor Classic em sistemas mais antigos; planeje as novas em MIFARE Plus ou DESFire.

Antes de pedir

1. Chip: 1K (S50) ou 4K (S70) e NUID de 4 bytes ou UID de 7 bytes, conforme informado pelo seu integrador ou fornecedor de fechaduras; envie um cartão em funcionamento se a especificação não estiver clara.
2. Formato e material: cartão padrão de PVC, cartão fino, madeira, chaveiro, pulseira ou adesivo.
3. Arte, acabamento e quaisquer dados variáveis, tarja magnética ou painel de assinatura.
4. Codificação e numeração: em branco, impresso com o UID ou um número, ou gravado com seus dados de setor (o carregamento de suas próprias chaves é confirmado no orçamento).
5. Quantidade e data de entrega; amostras estão disponíveis para testes de leitor e fechadura.

O que a Proud Tek fabrica

Fabricamos cartões, chaveiros, pulseiras e adesivos MIFARE Classic com chips MIFARE Classic EV1 genuínos da NXP, impressos e personalizados conforme sua especificação. Não fornecemos leitores, fechaduras ou software de controle de acesso e não duplicamos cartões de sistemas que o comprador não administra. Se seu sistema deve passar por uma atualização de segurança, compare o cartão MIFARE Plus e os cartões MIFARE DESFire ou veja todos os nossos cartões RFID.

Referência técnica: datasheet MIFARE Classic EV1 1K da NXP e página de produto MIFARE Classic. A documentação do chip descreve capacidades do CI; ela não estabelece estoque nem a compatibilidade de um cartão pronto com seu sistema.