3.物联网射频识别，（高频）RFID应用ISO14443-2协议，（校园卡）Mifare S50卡

一。ISO14443-2协议简介

1.ISO14443协议组成及部分缩略语

（1）14443协议组成（下面的协议简介会详细介绍）

14443-1 物理特性

14443-2 射频功率和信号接口

14443-3 初始化和防冲突        （分为Type A、Type B两种接口）

14443-4 传输协议        （一般不使用，只有哪些银行卡刷卡等重要领域的器件才需要使用）

（2）针对前两节的名词，对应的英语缩略语

PCD：近场耦合设备（读写器）

PICC：近场卡或物体（标签）

RF：射频

ASK：振幅键控

OOK：二进制振幅键控

BPSK：二进制相移键控

2.ISO14443-1协议简介

（1）物理特性：ID-1，长86mm，宽54mm，厚0.84mm

（2）ISO14443-2功率接口

频率：13.56MHz±7kHz

工作场强度：Hmin=1.5A/m,  Hmax=7.5A/m

（3）ISO14443-2信号接口

问题：如何看懂图？

        我们看到的图会有很多英文，但是这个英文很可能是缩略英文，并代表一定的含义。所以我们在看图之前，可以找到他的缩略英文标（或者类似手册），边查边看。

        例如上面提到的缩略语。我们在下面经常看到这些缩略语。

PCD-PICC信号接口

接口速率：fc/128=13.56M/128≈106kbps

PICC-PCD信号接口

副载波频率：848kHz

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二。ISO14443-3 Type A协议简介

1.ISO14443-3部分缩略语

S：通信开始

E：通信结束

P：校验位，Type A

UID：唯一标识符

2.Type A的帧格式

        注意：不需要把他记下来，只需要有印象，主要是观察创作者在对待不同的帧如何规定与处理。

1.短帧

2.标准帧

（1）字节低位在先

（2）校验位P为奇校验，仅仅在PICC到PCD 且速率为106k以上时，最后一个字节的P为偶校验

3.基于位的防冲突帧

3.Type A PICC的状态

        这是读写器与标签的工作方式，如果仔细分析我们会消耗大量的时间，并没有太大的必要。主要关注的是别人画流程图的方式：各方面都需要思考，并且把应答的数据也标注出来，使用缩略语使图像变得简洁。

4.Type A 的PCD命令及PICC应答

        众多周知，这些缩略语只是标识符，关键是对应的二进制数据。所以需要分配数据的使用。这也是一个开发者需要考虑的内容。

请求(REQA )和唤醒(WUPA)

请求应答(ATQA)

5.补充：Type A 的PCD命令及PICC应答

（1）UID介绍

（2）防冲突(Anticollision)流程

面向比特的防冲突方式

（3）防冲突(Anticollision)命令格式

（4）防冲突(Anticollision)命令中的NVB

（5）防冲突(Anticollision)命令举例

（6）选择(SELECT)和选择应答(SAK)

1.SELECT

2.SAK

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三。Mifare S50卡的内部存储结构

        Mifare S50卡是一种接触式智能卡，也被称为Mifare Classic卡。它是由NXP公司推出的一种RFID（射频识别）技术的智能卡。Mifare S50卡采用13.56MHz的高频射频技术，具有非接触式读写能力。

        Mifare S50卡具有存储和处理数据的能力，可以用于实现安全访问控制、身份验证、电子钱包等功能。它采用ISO 14443A标准，具有16个扇区，每个扇区包含4个块，每个块可以存储16个字节的数据。

        Mifare S50卡广泛应用于公共交通、门禁系统、学生卡、员工卡等领域。它具有较高的安全性，支持密码验证和加密传输，能够防止数据泄露和非法复制。

        然而，Mifare S50卡也存在一些安全漏洞，容易受到破解和攻击。因此，在实际应用中，需要采取一些额外的安全措施来保护卡片和数据的安全。

        以下主要是对Mifare S50卡的内部分析。Mifare S50卡存储结构，控制块的使用等。

1.Mifare系列介绍

NXP公司出品的系列遵循ISO14443-A标准的射频卡

2.Mifare S50卡存储结构

（1）Mifare S50卡存储结构

（2）Mifare S50卡数据块的值结构

1. 值(Value)：一个带符号的4 字节值，小端模式（低地址存最低值）。  

2.值按2次正常和1次取反（~表示）存储了3次。  

3.地址(Addr)表示1字节的块编号，分2次正常和2次取反值存储。  

4.可以执行Decrement、Increment、Transfer、Restore命令。

（3）Mifare S50卡每个扇区的控制块(块3)

 一扇一密，便于一卡多用  

每个扇区有独立的控制字，每块由3位组合C1x C2x C3x控制

（4）Mifare S50卡扇区数据块(块0~2) 访问权限

例如：当块0的存取控制位C10 C20 C30=100时，验证密钥A或密钥B后可读；验证密钥B后可写；不能进行值类操作。

（5）Mifare S50卡扇区控制块(块3) 访问权限

例如：当块3的控制位——C13 C23 C33 = 0 0 1时，表示：密钥A：不可读，验证KEYA正确后，可写 ;  控制字段：验证KEYA后，可读、可写；密钥B：验证KEYA正确后，可读、可写。

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四。Mifare S50卡的访问流程

1.Mifare S50卡的访问流程

Mifare S50卡三次认证流程

1.挑战值：RB, B产生的随机数；RA A产生的随机数。

2.TokenAB, A对随机数RB使用认证的密钥进行加密计算后的应答值。

3.TokenBA, B对随机数RA使用认证的密钥进行加密计算后的应答值。

4.加密算法为Mifare未公开的“crypto1”，后两步的通信数据是加密的。

2.Mifare S50卡的命令

Mifare S50卡的命令

Mifare S50卡的ACK及NAK应答

S50Authentication命令流程

Addr指块的顺序编号0~63

不切换扇区，同一个扇区只需要认证一次

Read命令流程

Write命令流程

Increment Decrement Restore 命令流程

Transfer命令流程