Карта MIFARE Classic

MIFARE Classic вкратце

• Два объёма памяти: 1K (S50, 16 секторов), обычная карта для дверей, отелей и членства, подробно рассматривается на этой странице; 4K (S70, 40 секторов) рассматривается на странице карты MIFARE Classic 4K.
• Текущее поколение: Classic EV1, в обоих размерах. NXP отмечает его как не рекомендуемое для новых разработок.
• Безопасность: Crypto-1 взломан, и EV1 этого не меняет. Используйте Classic для соответствия установленной системе или как идентификатор для удобства; для новой защищённой системы выберите MIFARE DESFire или MIFARE Plus.
• Что мы производим: карты, брелоки, браслеты и наклейки на подлинных чипах NXP MIFARE Classic EV1 (MF1S50 для 1K, MF1S70 для 4K), напечатанные и поставляемые чистыми или закодированными.

Спецификация карты MIFARE Classic

Цифры чипа взяты из технических описаний NXP MIFARE Classic EV1. Материал карты, печать и дальность чтения подтверждаются для вашего заказа и проверяются на образце с вашим считывателем.

Что такое карта MIFARE Classic

Чип MIFARE Classic использует радиоинтерфейс ISO/IEC 14443 Type A, части с 1 по 3, с собственным набором команд Classic и аутентификацией Crypto-1 вместо уровня протокола ISO/IEC 14443-4, который использует DESFire. Память — это фиксированная сетка секторов и блоков, и у каждого сектора есть своя пара ключей, поэтому несколько приложений могут совместно использовать одну карту под отдельными ключами. Системы контроля доступа, отелей и продажи билетов, построенные на Classic, принимают карту только тогда, когда считыватель, его прошивка и формат карты совпадают, поэтому подтверждайте поддержку конкретной системы, а не только частоты.

1K или 4K: сравнение двух размеров

Команды, ключи, Crypto-1 и варианты UID одинаковы в обоих размерах, но система может принимать только тот размер, под который она была построена. Для идентификатора двери или отеля нужно всего несколько блоков, поэтому 1K — обычный заказ. Когда нескольким приложениям или записям на карте нужно больше секторов, см. когда нужна память 4K.

MIFARE Classic EV1 в 1K и 4K

Текущие чипы Classic от NXP — это поколение EV1: MF1S50 для 1K и MF1S70 для 4K. Они сохраняют карту памяти и набор команд Classic, поэтому работают в существующих системах Classic. NXP называет EV1 высшей эволюцией семейства, пришедшей на смену всем предыдущим версиям, и приписывает ему высокую устойчивость к электростатическим разрядам и высокоэффективную радиочастотную производительность. По сравнению с техническими описаниями NXP 2011 года для более ранних MF1S50yyX и MF1S70yyX, EV1 добавляет три вещи:

• Защита от ранних атак, требующих только доступа к карте. EV1 генерирует действительно случайный одноразовый код карты и больше не раскрывает ключевой поток через зашифрованный код ошибки после неудачной аутентификации — два недостатка, лежавшие в основе атак nested и darkside. Шифр не изменился, поэтому атака hardnested 2015 года по-прежнему восстанавливает его ключи (см. раздел о безопасности ниже).
• Опция силы нагрузочной модуляции. Силу нагрузочной модуляции карты можно переключать с сильной (по умолчанию) на обычную, где это нужно системе считывателя.
• Проверка оригинальности. 1K EV1 поддерживает проверку оригинальности NXP; 4K EV1 — нет.

Перенесено без изменений из более ранних чипов: выбор 7-байтного UID или 4-байтного NUID, со случайным идентификатором и одноразовой персонализацией UID на 7-байтных версиях (объясняется в следующем разделе), 200 000 циклов записи типично (100 000 минимум), сохранность данных не менее 10 лет и рабочее расстояние до 100 мм. NXP отмечает Classic EV1 как не рекомендуемый для новых разработок и называет альтернативой MIFARE DESFire Light.

4-байтный NUID или 7-байтный UID

Идентификатор находится в блоке 0 сектора 0, блоке производителя, который NXP программирует и защищает от записи при производстве. Classic EV1 заказывается в одном из двух вариантов, и выбор имеет значение для любой системы, которая регистрирует или ищет карты по их идентификатору.

7-байтный UID может удивить старое ПО. На первом каскадном уровне карта возвращает каскадный тег 88h и только первые три байта UID, поэтому контроллер, сохраняющий только этот первый ответ, записывает число, отличное от полного UID. Вместо этого 7-байтные версии можно персонализировать для ответа одноразмерным случайным идентификатором или 4-байтным NUID, вычисленным из 7-байтного UID. Команда Personalize UID Usage устанавливает это один раз и затем блокирует, и NXP рекомендует отправлять её при персонализации, даже когда сохраняется значение по умолчанию. Сообщите нам, под какой идентификатор была построена система, или пришлите рабочую карту, и протестируйте образец в реальных считывателях перед крупным заказом.

Карта памяти 1K: секторы, блоки и трейлер сектора

Чип 1K — это 16 секторов, каждый из 4 блоков по 16 байт: 1024 байта. Последний блок каждого сектора (блок 3) — это трейлер сектора; остальные содержат данные. Сектор 0, блок 0 — это блок производителя с UID и данными производителя NXP, запрограммированный и защищённый от записи при производстве. Остаётся 47 блоков данных, около 752 байт. Компоновка 4K, с её восемью большими секторами, изложена на странице карты MIFARE Classic 4K.

Каждый сектор охраняют два ключа: Key A и Key B, хранящиеся в трейлере вместе с битами доступа (таблица ниже). Биты доступа решают, поблочно, какой ключ может читать, записывать, увеличивать или уменьшать. Распространённая схема даёт полевым считывателям Key A для чтения и держит Key B, который может записывать, на станции выдачи. Key A всегда считывается обратно как нули, и Key B тоже, если только биты доступа не делают его читаемым, в этом случае он служит данными, а не ключом. При поставке каждый ключ — FFFFFFFFFFFF, а байты доступа — FF0780, транспортная конфигурация; Key B в этом состоянии читаем, поэтому новая карта аутентифицируется с помощью Key A. Чип проверяет формат битов доступа при каждом доступе и необратимо блокирует весь сектор, если формат неверен, поэтому записывайте трейлеры проверенным скриптом.

Блок значения содержит знаковое 4-байтное значение в избыточном формате, позволяющем обнаруживать ошибки и управлять резервными копиями, и поддерживает увеличение, уменьшение, восстановление и перенос. Так на Classic строились кошельки замкнутого цикла и счётчики. Ничего из этой структуры не секретно: защита полностью опирается на ключи секторов и шифр.

Безопасность: Crypto-1 взломан, в том числе на EV1

Classic защищает свои секторы с помощью Crypto-1 — проприетарного поточного шифра с 48-битными ключами, работающего в трёхпроходной взаимной аутентификации перед чтением или записью любого блока. NXP никогда его не публиковала. В декабре 2007 года Карстен Ноль и Хенрик Плётц представили частичный реверс-инжиниринг по кремнию, а в 2008 году исследователи Университета Радбоуда в Неймегене завершили его и опубликовали практические атаки восстановления ключей. Последовавшие атаки, требующие только доступа к карте, nested и darkside, использовали два недостатка реализации: предсказуемый одноразовый код карты и зашифрованный код ошибки после неудачной аутентификации.

Classic EV1 и другие «усиленные» карты устраняют эти два недостатка, не нарушая совместимости со считывателями Classic. Они не меняют шифр. В 2015 году Карло Мейер и Рул Вердулт опубликовали атаку hardnested, которая использует утечку бита чётности, встроенную в протокол Classic, требует один известный ключ (неиспользуемые секторы часто сохраняют ключ по умолчанию) и восстановила ключ из усиленной карты примерно за пять минут на одном ядре ноутбука, с оборудованием потребительского класса. Их вывод: каждую карту, совместимую с Classic, следует рассматривать как обычную карту памяти.

Последствие постоянно. Как только один ключ сектора известен, что, как обнаружили Мейер и Вердулт, практически почти всегда имеет место, любой, имеющий несколько минут доступа к карте Classic, включая EV1, может восстановить её остальные ключи секторов, прочитать её полностью и скопировать её содержимое, и никакое изменение прошивки не исправляет Crypto-1. Рассматривайте MIFARE Classic, включая EV1, как идентификатор для удобства, а не для безопасности: подходит, когда карта только идентифицирует держателя, которого проверяет бэкенд, не подходит как единственная защита для хранимой ценности, дверей, которые должны противостоять клонированию, или личных данных. Для приложений, связанных с безопасностью, сама NXP направляет клиентов к MIFARE DESFire и MIFARE Plus.

Если установленная база пока удерживает систему на Classic, эти меры ограничивают ущерб, не делая карту безопасной:

• Диверсифицируйте ключи для каждой карты. Выводите ключи секторов каждой карты из её UID и мастер-ключа, хранящегося в защищённом модуле, чтобы восстановленный ключ разблокировал одну карту, а не весь парк.
• Проверяйте на бэкенде, а не на карте. Рассматривайте карту как идентификатор и проверяйте права, действительность и местоположение на стороне сервера; один лишь UID или значение сектора ничего не доказывает, поскольку существуют карты-клоны с записываемым UID.
• Следите за аномалиями. Отмечайте один и тот же идентификатор, появляющийся в двух местах в пределах невозможного окна перемещения, или повторные неудачи аутентификации, чтобы превратить неограниченное клонирование в несколько обнаруживаемых инцидентов.
• Планируйте миграцию. Перейдите на MIFARE Plus, который может работать в сегодняшних считывателях Classic на уровне безопасности 1 и переключиться на AES на уровне безопасности 3 по мере обновления считывателей (на SL1 он по-прежнему использует Crypto-1, поэтому прирост безопасности приходит с SL3), или на MIFARE DESFire для новой защищённой системы.

Classic остаётся правильным заказом, когда установленные считыватели и замки работают только с Classic или когда карта несёт только идентификатор, который проверяет бэкенд, а риск клонирования низок: большинство гостиничных ключей, абонементов в спортзал, пропусков посетителей и идентификаторов мероприятий.

Чипы, «совместимые с MIFARE», и почему мы используем NXP EV1

MIFARE Classic — продукт NXP, но совместимые чипы других производителей, чаще всего семейство FM11RF08 от Fudan, реализуют уровень ISO/IEC 14443-3A и команды Crypto-1 достаточно близко, чтобы работать во многих считывателях Classic, а считыватель, проверяющий только ATQA и SAK, может их не различить. Это не тот же чип. В августе 2024 года Филипп Тёвен из Quarkslab опубликовал аппаратный ключ бэкдора в Fudan FM11RF08S, а также более старый ключ бэкдора, общий для чипов Fudan FM11RF08 и FM11RF32, старых чипов Philips (ныне NXP) MF1ICS5003 и MF1ICS5004, произведённых примерно в 1998–2001 годах, и карт Infineon SLE66R35. С таким ключом все ключи секторов можно восстановить за минуты, даже если они диверсифицированы. Он обнаружил карты Fudan в отелях в США, Европе и Индии; протестированные им образцы NXP Classic EV1 отклонили недокументированные команды.

Это исследование — одна из причин, по которым мы строим каждую карту, брелок, браслет и наклейку MIFARE Classic на подлинном чипе NXP MIFARE Classic EV1, MF1S50 или MF1S70, и не предлагаем чип Fudan или другой «совместимый с MIFARE» чип как вариант Classic. Где бы вы ни покупали, укажите точный чип в заказе на покупку, например «NXP MIFARE Classic EV1 1K, MF1S50, 7-байтный UID», а не «совместимый с MIFARE 1K», и протестируйте образец в фактических считывателях и замках перед крупным заказом. Деталь, аутентифицирующаяся в настольном считывателе, всё равно может быть отклонена системой доступа, которая снимает отпечатки своих карт, а клон с записываемым UID должен рассматриваться как угроза клонирования любой системой, вносящей карты в белый список по UID. Указание NXP EV1 позволяет избежать семейств чипов, в которых были найдены эти ключи бэкдора; оно не исправляет слабость Crypto-1, описанную выше.

Семейство MIFARE вкратце

MIFARE — это семейство чипов, а не один продукт, и «MIFARE» в спецификации не уточняет, какой именно чип имеется в виду. Таблица сопоставляет Classic с его родственниками, чтобы вы могли подобрать карту под то, что действительно нужно системе; чип, названный в спецификации вашего интегратора, всегда важнее этого обзора.

Чтение карт Classic телефонами и считывателями

• Считыватели доступа и замки: ищите явную поддержку MIFARE Classic, требуемую длину UID и формат кодирования системы. «MIFARE» называет семейство и само по себе не подтверждает поддержку Classic. Чтение UID и аутентификация для данных сектора — это разные возможности.
• Телефоны Android: поддержка MifareClassic зависит от оборудования и необязательна. Проверьте конкретный телефон и приложение и предоставьте правильные ключи секторов для операций с защищёнными данными.
• iPhone: не выбирайте Classic для приложения, которому нужно читать или записывать данные секторов через Core NFC. Для обращённого к телефону содержимого NDEF рассмотрите метку NFC Forum, например из наших NFC-наклеек, и протестируйте предназначенный телефон и приложение.
• Настольные считыватели/записывающие устройства: ACR122U указывает поддержку MIFARE Classic через команды PC/SC; µFR Classic CS предлагает операции Classic через свой SDK. PC/SC — это хост-интерфейс, поэтому проверяйте команды для конкретных карт и поддержку ПО, а также модель считывателя.

Форматы карт и материалы

• Стандартная карта ID-1: 85.6 × 54 мм, толщиной 0.76–0.84 мм, из PVC, переработанного PVC, PET-G или поликарбоната; формат для пропусков сотрудников, членства и гостиничных ключей.
• Тонкие и бумажные карты: PVC толщиной 0.3–0.5 мм или мелованная бумага для одноразовых билетов и пропусков на мероприятия; см. нашу бумажную RFID-карту.
• Карты из дерева и бамбука: корпус из дерева или бамбука вместо PVC; см. деревянную RFID-карту.
• Брелоки, браслеты и наклейки: тот же чип S50 или S70 в брелоках из ABS, силиконовых или тканевых браслетах и наклейках MIFARE.
• Combi-карты: чип Classic и чип 125 кГц или UHF в одном корпусе карты, каждый считывается своей системой; см. combi-карту. Карта с двойным интерфейсом — другой продукт: один чип, доступный и через контактную площадку, и через антенну.

Печать и персонализация

• Печать: офсетная CMYK, плашечные цвета Pantone, шелкография, УФ- и цифровая печать на обеих сторонах; матовая, глянцевая или сатинированная отделка; металлические и голографические фоны.
• Переменные данные: напечатанная или выгравированная лазером нумерация, штрихкоды, QR-коды, имена и фото-ID из вашего файла данных. Когда UID или присвоенный номер печатается на каждой карте, вы получаете файл Excel, CSV или XML, который связывает UID каждой карты с её напечатанным номером.
• Дополнительные функции: магнитная полоса HiCo или LoCo, панель для подписи, стираемая панель, просечка для отверстия, тиснение.
• Кодирование: чистая в транспортной конфигурации или записанная с вашими данными секторов через нашу услугу кодирования RFID. Каждая карта, которую мы кодируем, считывается обратно после этого, а отчёт о данных отправляется с каждым закодированным заказом. Загрузка ваших собственных ключей секторов подтверждается в коммерческом предложении: согласуйте любую передачу ключей отдельно и никогда не отправляйте ключи в запросе. Кодирование выполняется только для организации, управляющей системой.

Где используются карты MIFARE Classic

• Контроль доступа: пропуски сотрудников и жильцов для офисов, квартир и автостоянок; см. RFID-брелоки для контроля доступа.
• Отели: карты-ключи отелей для многих замковых систем, построенных на Classic 1K; руководство — в разделе карты-ключи отелей.
• Членство и лояльность: спортзалы, клубы, библиотеки и кампусные карты.
• Транспорт и мероприятия: билеты на одну поездку и сезонные билеты, пропуски на мероприятия и безналичные браслеты фестивалей.
• Оплата и столовые: кошельки замкнутого цикла на блоках значений Classic в старых системах; новые планируйте на MIFARE Plus или DESFire.

Перед заказом

1. Чип: 1K (S50) или 4K (S70), а также 4-байтный NUID или 7-байтный UID, как указано вашим интегратором или поставщиком замков; пришлите рабочую карту, если спецификация неясна.
2. Формат и материал: стандартная карта из PVC, тонкая карта, дерево, брелок, браслет или наклейка.
3. Макет, отделка и любые переменные данные, магнитная полоса или панель для подписи.
4. Кодирование и нумерация: чистая, напечатанная с UID или номером или записанная с вашими данными секторов (загрузка ваших собственных ключей подтверждается в коммерческом предложении).
5. Количество и дата поставки; образцы доступны для тестирования считывателей и замков.

Что производит Proud Tek

Мы производим карты, брелоки, браслеты и наклейки MIFARE Classic с подлинными чипами NXP MIFARE Classic EV1, напечатанные и персонализированные по вашей спецификации. Мы не поставляем считыватели контроля доступа, замки или ПО и не дублируем карты из систем, которыми покупатель не управляет. Если вашей системе предстоит обновление безопасности, сравните карту MIFARE Plus и карты MIFARE DESFire или посмотрите все наши RFID-карты.

Техническая справка: техническое описание NXP MIFARE Classic EV1 1K и страница продукта MIFARE Classic. Документация на чипы описывает возможности микросхем; она не устанавливает наличие на складе или совместимость готовой карты с вашей системой.