实验二_S50卡存取控制及加减值

实验二 S50卡存取控制及加减值

一、【实验目的】

存取控制位是S50卡（ISO14443A协议标准）的重要安全机制，它可以控制数据块的读写状态以及加值减值等相关操作。本实验通过对S50卡电子标签存取控制位的修改，让学生了解S50卡的存取控制位安全手段以及S50卡每个数据的内在含义。

二、【实验仪器】

HF读卡模块1个，S50白卡一张，USB转TTL串口模块一个，杜邦线4条

三、【实验准备】

阅读HF读写模块操作说明，按照操作步骤进行设备的连接，注意检查VCC、GND、TXD、RXD这4个引脚是否正确连接，防止烧坏读写模块。同时，根据该文档说明，熟悉PC软件的使用方法，掌握读卡、写卡、密码修改等功能。

阅读S50卡参考文档，了解S50卡的数据存储结构、寻址方式、密钥安全机制等。

四、【实验内容】

按照以下步骤操作，并填写实验数据，部分需要截图的可使用window的截屏功能，或者使用下发资料中的截图工具HyperSnap。

1、块3的存取条件修改

ISO14443A卡中，一共有16个扇区，每个扇区拥有独立的密钥，分为密钥A和密钥B，其长度均为6个字节，此外还有4个字节的存取控制位，控制密钥A和密钥B的访问条件等信息。存取控制位修改涉及到到对块3的数据修改，操作前请先阅读S50卡参考手册，了解存取控制位的相关说明。操作步骤如下：

（1）将一枚S50卡置于HF天线感应区。读卡并记录卡ID号_f3 d1 6d b7_，同时记录你们小组的组号_11_。

（2）选择块27（即第6扇区的块3），读取数据，如图所示：

（3）读取到的数据表示扇区6的初始存取控制位为“FF 07 80 69”，其数据分布如下表所示：

根据S50卡参考手册中的存取控制位分布图和上表可分析出CXX位值：

C13 C23 C33 = _001____，表明该扇区块_3__的存取控制信息为：密钥A__不可读__（可读，不可读），验证密钥A或密钥B （密钥A，密钥B，密钥A或密钥B）正确后，可写；存取控制位在验证密钥A或密钥B正确后，可读且可写；密钥B在验证密钥A或密钥B正确后，可读且可写。

C12C22 C32 = _000____，表明该扇区块__2____的存取控制信息为：只要密钥A或密钥B正确后，即可读、可写且可_加减值__。

C11C21C31 = 0 0 0，C10C20C30 = 0 0 0

（4）修改存取控制位：选择块27（6扇块3），选取卡的密钥类型：密钥B，输入相应的密钥“FF FF FF FF FF FF”，修改控制块的存取控制位。这里存取控制位由001修改为011，相应的数据由“ff ff ff ff ff ff ff 07 80 69 ff ff ff ff ff ff”改为“ff ff ff ff ff ff 7f 07 88 69 ff ff ff ff ff ff”。

（5）再次读取块27的数据，将读取结果截图粘贴在以下空白处。

（6）以上读取结果表明当前的存取控制位为_7f 07 88

69_，密钥B此时的显示值与其实际值是否一致？_不一致_

（7）确认存取控制位修改后对数据读写的影响：

 选择密钥A“FF FF FF FF FF FF”，尝试对块27进行读操作。能否读成功？_可以_

 选择密钥A“FF FF FF FF FF FF”，尝试将“ff ff ff ff ff ff 7f 07 88 69 ff ff ff ff ff ff”写入该块。能否写成功？_不可以_

 选择密钥B“FF FF FF FF FF FF”，尝试对块27进行读操作。能否读成功？_可读_

 选择密钥B“FF FF FF FF FF FF”，尝试将“ff ff ff ff ff ff 7f 07 88 69 ff ff ff ff ff ff”写入该块。能否写成功？可以_

（8）可见，将存取控制位改为“7f 07 88 69”后只能通过密钥_B__认证来对该扇区的块3进行写入操作，且密钥B_不可见__（可读/不可读）

2、数据块的存取条件修改

（1）选择块24（即第6扇区的块0），再选择密钥A或密钥B“FF FF FF FF FF FF”,读取数据，并记录该块的数据_ 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 _

（2）修改块24的数据，由于默认存取控制位C10C20C30 = 000，即只要密钥A或者密钥B正确后，该扇区的块0（数据块）就可读且可写，选择密钥A或密钥B“FF FF FF FF FF FF”，修改块数据为“00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 11”，写入后，再次读取数据确认写入正确。

（3）修改块24（第6扇区的块0）的存取控制位C10C20C30。该扇区初始时块0的存取控制位C10C20C30=000，即只要密钥A或密钥B正确后，块0（数据块）可读且可写，现将其修改为010，表示该数据块对密钥A或者B验证成功后可以进行读卡操作，但不能进行写卡操作。修改后的数据存取控制位为ef 07 81 69，把修改后的存取控制位写入第6扇区的块3（控制块）中，相应的数据改为“ff ff ff ff ff ff ef 07 81 69 ff ff ff ff ff ff”。

（4）确认存取控制位修改后对数据读写的影响：

 尝试选择密钥A对块24进行读操作。能否读成功？_可以___

 尝试选择密钥B对块24进行读操作。能否读成功？_可以___

 尝试利用密钥A修改块24的数据。能否写成功？__不可以__

 尝试利用密钥B修改块24的数据。能否写成功？__不可以__

3、写值、加值和减值 S50卡的一个重要应用就是交通一卡通，可以用于公交车、轨道交通等公共交通工具的缴费系统。只要刷卡，就可以缴纳所需费用，如果没有余额，可以在附近充值点进行充值。本实验在ISO14443A协议下对S50卡进行加值减值，并修改S50卡的存取控制位，以观察其对加值减值的影响。写值、加值、减值的方法如下：

假设要对块25（扇6块1） 进行写值，输入正确的密匙，在“原值块”框输入25，在“值”框输入5，然后依次点击“请求”-“防碰撞”-“选择”-“验证”，都成功后，点击“写值”，提示写入值成功，再点击“读值”可以看到读出值为5。在“目标块”框输入25，“值”框输入5，然后点击“加值”，加值成功再点击“读值”可以看到值已经变为10，减值同理。

注意：①、“请求”-“防碰撞”-“选择”-“验证”任何一步失败，都要重新开始，必须所有都成功才能进行“写值”、“读值”、“加值”、“减值”。

②、“写值”、“读值”都是对“原值块”进行操作。

③、“加值”、“减值”、“备份”是把“原值块”的值加、减、备份到“目标块”。

④、“原值块“、”目标块“必须处于同一扇区才能操作。不同的扇区不能进行加减值及备份。

（1）根据上述方法，将块25的值写为5，并验证能否用密钥A或B进行加值减值操作。

 尝试选择密钥A对块25进行加值操作。能否成功？__可以__

 尝试选择密钥A对块25进行减值操作。能否成功？__可以__

 尝试利用密钥B对块25进行加值操作。能否成功？__可以__

 尝试利用密钥B对块25进行减值操作。能否成功？__可以__ （2）该扇区初始时块1的存取控制位C11C21C31=000，表示在密钥A或者密钥B验证成功后可对块1进行加减值操作。现将其修改为001，使其对密钥A或者密钥B验证成功之后可以进行减值操作而不能进行加值操作。修改后的存取控制位是ff 05 a0 69。将该存取控制位写入该扇区的块3中。

（3）确认存取控制位修改后对数据读写的影响：

 尝试选择密钥A对块25进行加值操作。能否成功？__失败__

 尝试选择密钥A对块25进行减值操作。能否成功？__成功__

 尝试利用密钥B对块25进行加值操作。能否成功？__失败__

 尝试利用密钥B对块25进行减值操作。能否成功？__成功_

4、综合实验：

（1）修改第6扇区的存取控制位为_FB 43 C0 69/101_，才能使块26（第6扇区的块2）满足：只能用密钥B读，用任何密钥都不能写也不能加减值。

（2）修改存取控制位使其满足以上存取条件，并将能表明你设置成功的4张图粘贴在以下空白处：

图1（块26用密钥B读取成功）

图2（块26用密钥A读取失败）

图3（块26用密钥A写入失败）

图4（块26用密钥B写入失败）

为了方便下一组同学实验，上述实验完毕后，请把扇区6的密钥A、存取控制位、密钥B都改回原始设置：ff ff ff ff ff ff ff 07 80 69 ff ff ff ff ff ff