M1 card crack

2024-08-31 10:28

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本文主要是介绍M1 card crack，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

判断卡片类型

这张卡就是本次实现的对象，一张废弃的校园卡，以下所有操作都以此卡展开
在这里插入图片描述

我们使用flipper的NFC功能扫描该卡片。我们直接read
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![[Pasted image 20240831080255.png]]

我们得出最终结果该卡是M1 1K卡，也就是S50卡。
Mifare 1卡是属于非接触式逻辑加密卡。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。而CRYPTO1算法早已经在2015年宣布理论死亡。

以下是Crypto1 Stream Cipher 的初始化过程。在 Crypto1 加密细节公开后，对于一个 Stream Cipher 而言，只要能弄清内部状态是如何初始化的，我们就能生成一模一样的 keystream。

![[Pasted image 20240831080556.png]]

图上可以看到，Crypto1 是利用 ( K, uid⊕nT, nR) 来初始化内部状态的，这也是为什么前面提到，只要 nT⊕uid 的值相同， nR⊕ks1 就是固定的 (由于 PRNG 的漏洞，我们可以通过控制上电时间生成一样的 Nonce)。

如果我们有一张要复制的 M1 卡，用来初始化内部状态的 ( K, uid⊕nT, nR) 几个参数中，它的密钥 K 和 UID 都是固定的。由于我们已经知道了 Crypto1 的算法细节，我们可以通过收集一些 Nonce，来反复初始化 Crypto1 的状态，通过遍历尝试 239 种可能的密钥 K ，如果生成的 keystream 一模一样，说明我们尝试对 K 了。但是尝试 239 种可能实在是太慢了，有没有办法减少需要尝试的 K 数量呢？

下面这张图是 Crypto1 生成 Keystream 的流程，我们可以看到它竟然只用奇数位生成 Keystream，例如 9,11,13,15 … 47 位。我们这样就可以把奇数位和偶数位分开，例如先固定 20 位偶数位，再固定 19 位奇数位，这样就只需要尝试 220+219=1572864≈220.58 种可能。

假如在 CPU 上计算，尝试一种可能需要 5ms (实际会更快)， 1572864∗5=7864320 毫秒，大约只需要 2 小时，这已经是可以接受的破解时间了。
![[Pasted image 20240831080711.png]]

破解的流程

利用 Nested Authentication 漏洞，搜集足够多的 Nonce。例如，M1 卡有 64 个 Block，不一定全部存满了数据，没有记录数据的 Block 通常用的出厂默认密钥，我们可以通过认证这个 Block 来读取别的未知 Block 数据。
利用 Sum Property 和 Filter Flip 来减少搜寻空间，减少可能的密钥数量
暴力破解，遍历剩余可能的所有密钥。
其中，第一步利用了 Authentication 的漏洞，最后一步是因为 Crypto1 的算法加密细节被逆向工程完全公开，导致我们可以在高性能计算机上快速尝试可能的密钥。最重要的是第二步，Sum Property 和 Filter Flip 大大减少了搜寻空间，以至于我们可以在个人笔记本上，只花1分钟就能计算完所有剩余的密钥。
这是最后破解完的部分数据。