Mifare 1非接触IC卡技术说明
1 特性
1.1 MIFARE RF 接口 (ISO/IEC 14443 A)
∙工作距离：可达100mm （取决于天线尺寸结构） ∙工作频率：13.56 MHz
∙快速数据传输：106 kbit/s
∙高度数据完整性保护：16 Bit CRC，奇偶校验，位编码，位计数
∙真正的防冲突
∙典型票务交易： < 100 ms （包括备份管理）
1.2 EEPROM
∙1 Kbyte，分为16个区，每区4个块，每块16字节。
∙用户可定义内存块的读写条件
∙数据耐久性10年
∙写入耐久性100.000次
1.3 安全性
∙相互三轮认证（ISO/IEC DIS9798-2）
∙带重现攻击保护的射频通道数据加密
∙每区（每应用）两个密钥，支持密钥分级的多应用场合 ∙每卡一个唯一序列号
∙在运输过程中以传输密钥保护对EEPROM的访问权
2 概述
MIFARE MF1是符合ISO/IEC 14443A的非接触智能卡。其通讯层（MIFARE RF 接口）符合ISO/IEC 14443A标准的第2和第3部分。其安全层支持域检验的CRYPTO1数据流加密。
2.1 非接触能源和数据传递
在MIFARE卡中，芯片连接到一个几匝的天线线圈上，并嵌入塑料中，形成了一个无源的非接触卡。不需要电池。当卡接近读写器天线时，高速的RF通讯接口将以106 kBit/s 的速率传输数据。 2.2 防冲突
智能的防冲突功能可以同时操作读写范围内的多张卡。防冲突算法逐一选定每张卡，保证与选定的卡执行交易，不会导致与读写范围内其他卡的数据冲突。 2.3 用户便捷性
MIFARE是针对用户便捷性优化的。例如，高速数据传输使得完整的票务交易在不到100 ms内处理完毕。因此用户不必在读写器天线处停留，形成高的通过率，减少了公共汽车的登车时间。在交易时，MIFARE卡可以留在钱包里，甚至钱包里有硬币也不受影响。
2.4 安全
安全的重点是防欺诈。相互随机数和应答认证、数据加密和报文鉴别检查和，防止各种破解和篡改，使其更适于票务应用。不可更改的序列号，保证了每张卡的唯一性。
2.5 多应用功能
MIFARE提供了可以与CPU卡媲美的真正多应用功能。每区两个不同的密钥支持采用分级密钥的系统。
3 功能说明
3.1 方框图说明
MF1 S50集成电路芯片内含1 Kbyte EEPROM、RF接口和数字控制单元。能量和数据通过天线传输，卡中天线为几匝线圈，直接连接到芯片上。.不再需要额外的组件。
∙RF接口：
– 调制解调器
– 检波器
– 时钟发生器
– 上电复位
– 稳压器
∙防冲突：读写范围内的几张卡可以逐一选定和操作。
∙认证：在所有存储器操作之前进行认证过程，以保证必须通过各块指定的密钥才能访问该块。
∙控制和算术逻辑单元：数值以特定的冗余格式存储，可以增减。
∙EEPROM接口
∙加密单元：域验证的CRYPTO1 数据流加密，保证数据交换的安全。
∙EEPROM: 1 Kbyte，分16区，每区4块。每一块有16字节。每区的最后一块称作“尾块”，含有两个密钥和本区各块的读写条件。
3.2 通讯原理
命令由读写器发出，根据相应区读写条件受数字控制单元的控制。
3.2.1 呼叫（太阳能热水器水温水位传感器REQUEST STANDARD / ALL）
卡上电复位后，通过发送request应答码（ATQA 符合ISO/IEC 14443A），能够回应读写器向天线范围内所有卡发出的request 命令。
3.2.2 防冲突循环（ANTICOLLISION LOOP）
在防冲突循环中，读回一张卡的序列号。如果在读写器的工作范围内有几张卡，它们可以通过唯一序列号区分开来，并可选定以进行下一步交易。未被选定的卡转入待命状态，等候新的request命令。
3.2.3 选卡（SELECT CARD）
读写器通过select card命令选定一张卡以进行认证和存储器相关操作。该卡返回选定应答码（ATS= 08h），明确所选卡的卡型。
3.2.4 三轮认证（3 PASS AUTHENTICATION）
选卡后，读写器指定后续读写的存储器位置，并用相应密钥进行三轮认证。认证成功后，
所有的存储器操作都是加密的。
3.2.5 存储器操作
认证后可执行下列操作：
∙读数据块
∙写数据块
∙减值：减少数据块内的数值，并将结果保存在临时内部数据寄存器中。
∙加值：增加数据块内的数值，并将结果保存在数据寄存器中。
∙恢复：将数据块内容移入数据寄存器。
∙转存：将临时内部数据寄存器的内容写入数值块。
3.3 数据完整性
在读写器和卡之间的非接触通讯链接中实施下列机制，以保证数据传输的可靠性：
∙每块16 bit CRC
∙每字节的奇偶位
∙位计数检查
∙位编码，以区分”1”、 ”0”和无信息。探针测试
无底鞋∙通道监控（协议序列和位流分析）
3.4 安全
采用符合ISO 9798-2的三轮认证，以保证高度的安全性。
3.4.1 三轮认证流程
a) 剥离力测试方法读写器指定要访问的区，并选择密钥A或B。
b) 卡从位块读区密钥和访问条件。然后，卡向读写器发送随机数。（第一轮）
c) 读写器利用密钥和随机数计算回应值。回应值连同读写器的随机数，发送给卡（第二轮）。
d) 卡通过与自己的随机数比较，验证读写器的回应值，再计算回应值并发送（第三轮）。
e) 读写器通过比较，验证卡的回应值。
在第一个随机数传送之后，卡与读写器之间的通讯都是加密的。
3.5 RF接口
RF接口符合非接触智能卡标准ISO/IEC 14443A。
读写器的载波电磁场始终存在（发送中有短暂中断），因为它用作卡的电源。对于两个方向的数据通讯，每个数据帧都只有一个起始位。所传送的每个字节末尾都有一个奇偶校验位（奇校验）。选定块最低地址字节的最低位首先传送。最大帧长为163 bit（16数据字节 + 2个CRC字节 = 16 * 9 + 2 * 9 + 1 起始位）。
3.6 存储器组织
1024 x 8 bit EEPROM存储器分为16区，每区4块，每块16字节。
在擦处后的状态下，EEPROM的单元读为逻辑“0”，写后的状态下读为“1”。
| | | 块内字节编号 | | |
扇区 | 块 | | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 手动甘蔗榨汁机6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | | 说明 |
15 | 3 | | KEY A | 控制位 | KEY B | | 扇区15尾块 |
2 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
0 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
14 | 3 | | KEY A | 控制位 | KEY B | | 扇区14尾块 |
2 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
0 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
: : : | : : : | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
1 | 3 | | KEY A | 控制位 | KEY B | | 扇区1尾块 |
2 | | | | 逆变器制作 | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
0 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
0 | 3 | | KEY A | 控制位 | KEY B | | 扇区0尾块 |
2 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
1 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 数据 |
0 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 制造商占用块 |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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