xx毕业设计论文-如何攻击一张mifareclassic卡

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1、题目：如何攻击一张MIFAREClassic卡学院：xx系别：计算机系班级：11级计算机姓名：krv8学号：110103115指导老师：xx完成日期：2011年10月2日内容摘要MIFAREClassic是当今市场上应用最广泛的非接触式智能卡，它的设计和实现细节是由制造商保密的。本文研究了卡的结构和卡与读写器之间的通信协议，提出了一种实用的、低成本的以攻击方式恢复卡的存储器屮秘密信息的方案。由于伪随机生成这个弱点，我们都能够恢复由CRYPTO-1流密码产生的密钥流，我们能利用流密码的延展性阅读该卡的第一个扇区

2、的所有内存块中的数据。此外，我们可以阅读任何部门的卡中内存块中的数据。最后，也许更可怕的是，同时篡改整张卡中内存块中的数据。目录第一章引言41.1攻击的成果41.2攻击的后果51.3本节概要5第二章MIFAREClassic52.1通信层5逻辑结构67安全功能7硬件和软件7通信特性9MIFAREClassic的弱点9密钥流恢复攻击102.22.32.4第三章第四章第五章第六章6.1密钥流的恢复106.2密钥流映射116.3验证重放116.4读扇区“0”12第七章读取更高阶层的扇区137.1专有的命令代码13第

3、八章结论及建议14参考文献15第一章引言RFID和非接触式智能卡已成为现在普遍存在的技术。在过去的几年屮，越来越多的系统采用了这种技术替代条形码、磁条卡、票据等。非接触式卡的本质是一块可无线访问的小芯片，但不同的RFID标签，有些也具有一些计算能力，大多数这些卡实现一些简单的堆成密钥加密，这使得它们适合用于需要访问控制中的应用。一些高级的应用程序使用的是能够访问控制的非接触式智能卡。比如，用于香港公交系统付款的八达通卡、伦敦的牡蛎卡、日本的四瓜卡等，其中，许多国家已经把它们纳入其电子护照，一些汽车制造商采用把

4、非接触式卡嵌入在它们的车钥匙中进行防盗的方法，很多保密性较高的办公楼，有固定设施的通用机场，其至军事基地也采用了能够访问控制的非接触式智能卡。在一方面，无线接口具有实际的优势.•读卡器和智能卡之间的没有机械部件,该系统只需较低的维护费用，且更可靠，并在较短的时间内提供更高的吞吐量。在另一方面，它代表了一个潜在的威胁，这很容易进行以前不可能实现的中继攻击、重放攻击和窃读攻击。市场上有各种各样的卡，他们的大小、外壳、存储容量和计算能力不同，且他们所提供的安全功能也不同。一个众所周知的和广泛使用的系统是MIFARE

5、,MIFARE是恩智浦半导体公司（原飞利浦公司）的一个产品系列，据恩智浦公司统计在世界各地约有50亿的MIFARE卡正在被使用着，覆盖了非接触式智能卡市场的90%。MIFARE系列包含四中不同类型的卡：超轻型（Ultralight）、经典型（Classic）、DESFire、SmartMX,MIFAREClassic冇三种不同的内存大小：320B、1KB和4KB,MIFAREClassic是市场上是用得最广泛的非接触式卡，在本论文中，我们专注于此卡。MIFAREClassic所谓的CRYPTO-l流密码的方式

6、提供相互身份验证和数据保密，是恩智浦公司专有的算法，其设计是保密的。曾经KarstenNohl电脑工程师和HenrykPlotz博士对芯片的硬件进行了逆向分析，使其暴露出几个弱点。其中观察到了伪随机数生成的弱点，用于身份验证的32位随机数只有16位熵。他们还注意到伪随机数生成器是无状态的。他们声称有确切的加密算法的知识，将有利于对48bit密钥进行脱机暴力破解，在一个合理的时间量上，特别是使用了专用的硬件的情况下，这样的攻击是可行的。1.1攻击的成果我使用丫一个叫Proxmark3（见第三章）的工具分析MIF

7、ARE系列的卡和进行攻击，要做到这一点，我从新优化了Pmxmark3固件源代码并编译出我专用的上位机程序，我处理后编译的程序能做读写器到标签的通信操作，并且能做协议的物理和更高水平的标签到读写器的通信操作，Proxmark3的固件是幵源的。同时，从KarstenNohl和HenrykPlotz的研究结果我也注意到了伪随机数生成器的弱点。攻击的成果三个方面：首先，使用伪随机数生成器的弱点，并给出了访问犄定的MIFARE卞，我可以恢复由CRYPTO-1流密码产生的密钥流和未知的加密密钥。其次，我详细描述了标签和读

8、卡器之间的通信。最后，我利用流密码的延展性读取了全部卡的第一个扇区（0扇区）的内存块（不用访问密钥）。一般情况下，只耍我们提前知道这个部位内的一个内存块，我们能够读取该种类卡的内存中的任何部位。监听完毕后，我们总是能够读取前6个字节每块所在的部位，在多数情况下也是最后6个字节，剩下的只有4个字节的区块中不显示所在的部位。我想强调的是，我已经提交了我的研宄结果到恩智浦公司，此外，我给了他们机会，与我共