IC卡秘钥算法破解的一次尝试

Hello大家好，这里是LanternMark，今天给大家分享一下我的一次水卡破解经历。

（本文只技术交流分享，滥用者自行承担责任，与本文作者无关）

0x0.前言

IC卡，即Integrated Circuit Card，集成电路卡,像我们平常看到的银行卡，地铁卡，还有校园里的饭卡，智能校徽等等，这些都属于IC卡。想必大家一定不陌生，但是大家有没有关注过IC卡的原理以及安全性。希望通过这篇文章，给大家一些启发。

0x1.准备工作

工欲善其事，必先利其器。在开始读卡之前，先准备好以下的东西:

一块读卡芯片（比如PN532）
一台有NFC功能的手机，和配套的软件（比如MCT）
一张水卡
一颗耐心(很重要)

芯片这里我用的是PN532，一块很便宜的读卡芯片，某宝上30多就能买到了，都准备好之后，就可以开始破解了。

0x2.开始破解

首先，先打开手机的NFC功能，读取一下这张水卡，会得到以下的结果。

可以看到，除了13扇区之外，其他扇区都是用的默认密钥，这就给这张卡片带来了很大的安全风险，因为像这种没有全部加密（半加密）的卡片，是可以利用IC卡漏洞轻松破解的，这里我们来用PN532配套的上位机尝试破解一下。

结果如下图：

很轻松就能获取13扇区的密钥

用了三分钟，秘钥就很轻松的被破解出来了，可见这种IC卡的安全性真的不高。不过用漏洞破解不是本文的重点，本文主要分享一个业余的人破解秘钥的过程。

0x3.数据分析

通过上面一张卡的数据，我还是看不出来有什么联系，所以我又找了另外一些卡来破解寻找UID和密钥的关系。在扫了10+张卡片后，我可以初步知道UID和密钥的映射关系。

第一行是UID，第二行是Key

由于这种卡的KeyB都是相同的，只有KeyA不一样，所以UID决定的是KeyA，而且KeyA有六位，而UID只有四位，通过上图，我们可以清晰地看到UID地每一位都决定着Key的一位。

映射关系

知道了这个以后，事情就变得简单了起来（也许吧），只要找出每一位Key的映射关系，就能破解出密钥的计算公式。接下来就来讲讲我破解密码的过程，在IC卡中，运算关系无非是加减乘除，异或和取反等等，只要有足够的数据，连蒙带猜，应该能推算出来，就拿第一位来说，通过UID和对应的Key位进行运算，可以很容易看出是有规律的。

异或结果都是1E

异或结果都相同，也就是说，由UID XOR 1E == 对应的Key，这样第一个映射关系就找出来了。第一位key的对应关系被这么容易找出来了，使我备受鼓舞，可开始找第二位Key的对应关系的时候，就遇到了困难。

作为一名高三学生，对于这方面并没有太多的专业知识，就连异或也是只了解一丢丢。对于密钥破解，只能是不停的猜测，比如破解第二位Key。

第二位Key

可以看到，第二个数字是通过异或 1得到的结果，而第一位，就显得没有规律了，比如图中的

60 —> 81

6B —> B1

出现了两个自变量对一个因变量的情况，这就很麻烦了，无法直接地观察。于是乎，我就把这些数据对应关系列出来，得到了以下的对应表 :

看起来毫无规律的表

这使得我当时破解工作陷入了低迷，，，但是，我没有放弃，我想:我看不懂的东西，应该是我不会的东西，那就只有异或是我没掌握的了。为此，我开始去钻研异或，还特意画了一张异或关系表

我知道我的字不好看

正是这张表，为后来的破解工作提供了很大的帮助，通过这张表，我了解到了异或的一些规律，比如相邻的两个数字对应的异或值也是相邻的。有了这张表，在结合上面的对应关系，我隐隐约约感觉到Key的计算是和异或有些关系，于是我开始了头脑风暴。我试了很多种模型，没有成功，但每次失败，都让我感受到离成功更近一步，终于，在一个炎热的午后（没错，南方的十二月还是很热的），一次英语听力即将开始的时候，我终于看出来了。

首先，我发现虽然这些数没有直接的异或关系，但是不同异或结果之间的绝对距离是不变的，也就是说，只要我根据结果的数据之间相隔多少距离，可以反推出对应的异或的数字，比如说2往上数刚好隔了五个单位到8，又隔了三个单位到12(C),又隔了一个单位到14(E),这样的关系，让我联想到了凯撒密码

交错对应