目录

1. Mifare Classic 基础知识
   • 它是什么？
   • 工作原理：扇区、块、数据结构
   • 安全机制：密钥与访问条件
2. 准备工作：硬件与软件
   • 硬件：你需要什么读卡器？
   • 软件：工具包推荐与安装
3. 核心工具实战篇
   • mfoc (Mifare Classic Offline Cracker) - 密钥破解
   • nfc-list & nfc-mfclassic - 卡片信息读取与写入
   • libnfc-utils - 基础交互
4. 完整工作流程示例
   • 读取一张未知卡片的全部数据
   • 克隆一张 Mifare Classic 卡片
5. 安全性与法律声明
   • 重要警告
   • 合法用途
6. 进阶学习资源

Mifare Classic 基础知识

它是什么？

Mifare Classic 是由恩智浦半导体生产的一系列非接触式智能卡芯片，工作在 13.56MHz 的频率下，它被广泛用于门禁卡、交通卡、会员卡、校园卡等，它的主要特点是成本低,但也因此存在严重的安全漏洞。

工作原理：扇区、块、数据结构

Mifare Classic 卡片的数据存储结构是理解操作的基础。

• 扇区: 卡片被划分为 16 个扇区，编号从 0 到 15。
• 块: 每个扇区由多个块组成。
  • 扇区 0-15 (标准扇区): 每个扇区有 4 个块（块 0, 1, 2, 3）。
  • 数据块: 块 0, 1, 2 通常是数据块，每个块可以存储 16 字节（128 位）的数据。
  • 块 3 (密钥块/ trailer block): 每个扇区的最后一个块（块 3）比较特殊，不存储用户数据，而是存储该扇区的两个密钥（KeyA 和 KeyB）和访问条件位。

数据块结构

一个标准的 16 字节数据块结构如下：

+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| Byte 0 | Byte 1 | Byte 2 | Byte 3 | Byte 4 | Byte 5 | Byte 6 | Byte 7 | ... | Byte 15 |
+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+

你可以将这 16 个字节自由地用于存储信息，如 ID 号、权限、积分等。

密钥与访问条件

• 密钥: 每个扇区都有两个独立的 6 字节（48 位）的密钥，分别是 KeyA 和 KeyB，在对扇区进行任何读写操作前,必须先验证对应的密钥成功。
• 默认密钥: 很多卡片出厂时使用默认密钥，最常见的是 FFFFFFFFFFFF (全F) 或 000000000000 (全0),这是破解的突破口。
• 访问条件: 位于每个扇区的块 3，它定义了在不同密钥验证成功后，对数据块（0, 1, 2）的读写权限，这个机制非常复杂，是 Mifare Classic 安全性的核心,也是其弱点所在。

准备工作：硬件与软件

硬件：你需要什么读卡器？

你需要一个能够支持 Mifare Classic 的 USB 读卡器,市面上主要有两种：

1. ACR122U: 最经典、最推荐的选择，它基于 PCSC 标准，兼容性极佳，支持 Windows, Linux, macOS，使用 libnfc 或 PCSC 工具链都可以驱动。
2. PN532: 基于 libnfc 的读卡器，通常集成在小巧的开发板或模块上（如 Adafruit 的产品），功能强大,但配置可能稍复杂。

推荐： 初学者直接购买 ACR122U 即可。

软件：工具包推荐与安装

我们将使用功能最强大、最主流的开源工具包 libnfc，它包含了一系列命令行工具，是 Mifare Classic 研究的瑞士军刀。

环境：Linux (以 Ubuntu/Debian 为例)

1. 安装依赖和 libnfc 工具包：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install pcscd pcsc-tools libnfc-bin libnfc-dev

2. 检查读卡器是否被识别： 插入 ACR122U 读卡器，然后运行：

   pcsc_scan

   如果能看到你的读卡器信息（如 ACS ACR122U PICC Interface 00），说明硬件连接正常。 再运行：

   
   （图片来源网络，侵删）

   nfc-list

   如果能列出读卡器型号（如 NFC device: ACS ACR122U PICC Interface 00 [ACS ACR122U USB-NFC Reader]）,说明软件驱动正常。

核心工具实战篇

假设你已经成功连接了读卡器，并且有一张 Mifare Classic 卡片在读卡器范围内。

mfoc (Mifare Classic Offline Cracker) - 密钥破解

mfoc 的作用是非离线暴力破解卡片密钥，它利用了 Mifare Classic 的一个漏洞（Nested Attack），可以在几分钟内破解出卡片上所有扇区的密钥,而无需知道任何一个密钥。

安装： mfoc 通常包含在 libnfc-tools 或 mfoc 的独立包中。

sudo apt-get install mfoc

使用方法：

1. 在终端运行 mfoc：

   mfoc

2. 将卡片放在读卡器上，mfoc 会自动开始尝试破解。
3. 成功后，它会生成一个文件，默认名为 keys-7-8-9-10-11-12-13-14-15.bin,这个文件包含了破解出的所有密钥。

输出解读： 你会看到类似这样的输出：

|-----------------------------------------|
|  Trying nested attack with key FF FF FF FF FF FF... (found 0 keys)
|  Trying nested attack with key A0 A1 A2 A3 A4 A5... (found 1 keys)
|-----------------------------------------|
|  Found 16 keys on 16 sectors!
|  Keys written to file: keys-7-8-9-10-11-12-13-14-15.bin

这表示它找到了 16 个扇区的密钥，并保存到了 keys-7-8-9-10-11-12-13-14-15.bin 文件中。

nfc-list & nfc-mfclassic - 卡片信息读取与写入

这是最核心的读写工具。

读取卡片信息

nfc-mfclassic r a.dump

• r: read (读取) 模式。
• a.dump: 输出的文件名，这个文件将包含卡片的全部数据,包括所有扇区的所有块。
• 如果提示 "Error: No default keys found"，说明默认密钥不工作，这时就需要先用 mfoc 破解出密钥。

使用密钥读取卡片信息 如果你有了一个密钥文件（keys.bin）,可以这样读取：

nfc-mfclassic r a.dump -k keys.bin

• -k keys.bin: 指定密钥文件。nfc-mfclassic 会自动用文件中的密钥去尝试读取每个扇区。

写入数据 写入操作非常危险，一旦写错，可能导致卡片永久损坏或数据丢失。强烈建议先完整读取一张卡，修改备份文件，然后写入备份文件进行测试。

假设你已经有了 a.dump 文件,并且想修改它：

1. 用十六进制编辑器修改 a.dump 文件：
   • 在 Linux 上可以使用 bvi, hexedit 或 hexeditor。
   • sudo apt-get install hexedit
   • hexedit a.dump
   • 你会看到 16 进制的数据，每个扇区有 4 个块，每块 32 个字符（16字节）,修改时请务必小心。
2. 将修改后的数据写入卡片：

   nfc-mfclassic w a.dump

   • w: write (写入) 模式。
   • 同样，如果需要密钥，请使用 -k 参数：nfc-mfclassic w a.dump -k keys.bin

libnfc-utils - 基础交互

这个工具包里还有一些其他有用的工具。

nfc-list 我们已经用过,用于列出连接的读卡器。

nfc-poll 轮询卡片信息，可以快速查看卡片的 UID、类型等基本信息。

nfc-poll

nfc-mfgen Mifare Classic 通用工具，可以快速生成 UID 或修改块数据，比 nfc-mfclassic 更简单，但功能也较少,适合快速测试。

完整工作流程示例

读取一张未知卡片的全部数据

1. 连接硬件： 插入 ACR122U 读卡器。
2. 检查环境：

   nfc-list

3. 尝试用默认密钥读取：

   nfc-mfclassic r a.dump

   • 情况A（成功）： 直接生成了 a.dump 文件,跳到第5步。
   • 情况B（失败）： 提示 No default keys found,进入第4步。
4. 使用 mfoc 破解密钥：

   mfoc

   等待破解完成，得到 keys-7-8-9-10-11-12-13-14-15.bin 文件（重命名为 keys.bin 更方便）。

5. 使用破解的密钥读取数据：

   nfc-mfclassic r a.dump -k keys.bin

   a.dump 文件包含了这张卡片的完整数据镜像，你可以用 hexedit 查看或修改它。

克隆一张 Mifare Classic 卡片

克隆的本质是将源卡片的全部数据（包括密钥）完整地复制到目标卡片上。目标卡片必须是空白或可被覆盖的 Mifare Classic 卡片。

1. 读取源卡片： 按照场景一的方法，读取源卡片的数据，得到 source.dump 文件。

   mfoc -O source.dump  # 直接输出到source.dump
   # 或者
   nfc-mfclassic r source.dump -k keys.bin

2. 准备目标卡片： 找一张空白的 Mifare Classic 卡片（或一张你愿意牺牲的卡片）。
3. 将数据写入目标卡片：

   nfc-mfclassic w source.dump

   • 系统会提示你将目标卡片放到读卡器上。
   • 写入完成后,目标卡片就成为了一张与源卡片完全一样的克隆卡。

安全性与法律声明

重要警告

• 高风险操作： 写入 Mifare Classic 卡片有很高的风险，错误的写入操作（如扇区不匹配、密钥错误）可能会导致卡片被“锁死”,永久无法再被读取或写入。
• 数据丢失： 不要尝试写入一张正在使用中的、重要的卡片（如你的门禁卡、交通卡），除非你 100% 确定你在做什么并且有备用方案。
• 技术学习： 本教程旨在用于教育和技术研究，帮助你理解 RFID 技术的工作原理和安全机制。

合法用途

• 数据备份与恢复： 为自己的卡片创建一个数据备份,以防卡片丢失或损坏。
• 定制开发： 开发自己的项目，如制作游戏道具卡、自定义会员卡等。
• 安全研究： 分析和测试 Mifare Classic 的安全漏洞，以促进其被更安全的替代品（如 Mifare DESFire）所取代。

非法用途

• 未经授权的克隆： 克隆他人的门禁卡、交通卡以获取非法访问权限。
• 数据窃取： 窃取他人卡片中的敏感信息。

任何用于非法目的的行为都将承担严重的法律后果，请务必遵守当地法律法规，仅在授权范围内进行技术探索。

进阶学习资源

• libnfc 官方文档： https://github.com/nfc-tools/libnfc
• mfoc 项目主页： https://github.com/nfc-tools/mfoc
• 经典论文： "Dark Side of Security by Obscurity: An Analysis of the Mifare Classic Crypto System" - 这篇论文详细揭露了 Mifare Classic 的所有漏洞,是进阶必读。
• YouTube 视频： 搜索 "Mifare Classic Hacking" 或 "Mifare Cloning",有很多视频教程可以直观地展示操作过程。

希望这份详细的教程能帮助你顺利入门 Mifare Classic 的世界！祝你学习愉快！