Что записано внутри бесконтактных карт Киевского метрополитена?

Передовая технология MIFARE разрабатывалась специалистами для обеспечения безопасного доступа во многих сферах человеческой деятельности. Главные критерии ключей – конфиденциальность и безопасность гарантируются благодаря использованию особых алгоритмов сокрытия данных.

Системы идентификации RFID Mifare получили широкое распространение в системах платежей, на режимных объектах и в домофонах с криптографической защитой. Самыми часто встречающимися вариантами систем считаются MF Classic и Plus.

Содержание

Основные характеристики

Изготовление ключей основывается на использовании главных критериев моделей бесконтактных карт ISO 14443. Этот стандарт позволяет использовать ключ вместе с остальными технологиями доступа.

Сейчас в банковские карты массово внедряют технологию MF-идентифицирования. Также во многих современных телефонах есть встроенная программа NFC, позволяющая осуществлять беспроводную передачу данных на небольшом радиусе.

Брелок Mifare и ключ-карты Mifare – крайне удобные устройства с возможностью бесконтактного распознавания. Они характеризуются следующими преимуществами:

• Для них не нужны отдельные источники питания, которые требовали бы постоянной замены.
• Не нужно контактировать со считывающим устройством, процесс осуществляется на расстоянии до 10 см.
• Данные ключа считываются быстрее, чем за секунду.

Как работает

Каждый ключ Mifare оснащен индивидуальным номером идентификации, памятью с возможностью перезаписывания. Идентификационный номер не нуждается в защите и не является секретным. В некоторых случаях указывается на брелоке или карте. Доступ к памяти ключа надежно защищен.

Считывание данных из карты памяти и запись информации на нее осуществляется исключительно при наличии специальных кодов доступа. Данные, которые передаются между ключом и считывателем зашифрованы. Считыватели одновременно распознают как UID-код, так и информацию, расположенную в зашифрованной памяти. Недорогие системы доступа не обладают такой возможностью и считывают только UID.

UID – это не секретный идентификатор, поэтому сделать дубликат ключа не составит труда. Нужно лишь переписать данные UID, которые обеспечивают доступ в данное место. Дорогие считывающие системы поддерживают работу с двумя способами идентификации одновременно – с памятью и UID, поэтому копирование Mifare, взлом или кража данных в таких системах становится практически невозможной задачей.

Копирование идентификатора

Самые простые системы Mifare можно взломать, сделав дубликаты ключей. SMKey отлично подойдет для такой цели. Копирование ключей Mifare происходит следующим образом:

• Копировальщик делает дубликаты меток с закрытыми отделами.
• Полученные данные после используются для переноса на заготовки под ключ, заменяющие оригинальные брелоки.

Процесс копирования

Изначально на основании всей информации из считывателя рассчитывается криптоключ. Mifare-ключи не нужно подбирать, поэтому процесс осуществляется гораздо быстрее чем обычно. При помощи программы производится копирование основных меток MF Classic 1K и Ultralight. Частота выполнения процедуры составляет 13,56 МГц.

Метки MF Classic копируются, после чего программа-дубликатор брелоков от домофона Mifare записывает все полученные данные на заготовленный брелок. MF Zero и MF OTP считаются самыми популярными моделями для заготовок. Они позволяют однократно записать UID, благодаря чему можно обходить фильтры систем считывание идентификационных данных Iron Logiс. Дублированные метки Ultralight переписываются на заготовки типа MF UL.

SMKey – копировальщик информации с электронных ключей торговой марки Mifare, владеющий встроенной картой памяти, рассчитанной на 100 ячеек. При помощи него возможно считывать и записывать данные с различных ключей, осуществляя копирование карт Mifare.

Вся дублированная база данных может храниться на пользовательском компьютере с целью создания следующих дубликатов ключей. Это делается при помощи особой программы iKeyBase, работающей под основными операционными системами.

На видео: Как работать с SMKey

Как программируют брелоки

Специальное оборудование под названием программатор Mifare карт позволяет легко программировать брелоки для работы с системами доступа на основе криптоключей MF.

Важно! Понадобится не только программатор, но и готовая запрограммированная карта объекта.

Чтобы осуществить простой процесс программирования брелока, нужно сделать следующие действия:

1. К оборудованию нужно поднести готовую карту объекта, чтобы он смог считать и запомнить все необходимые данные.
2. Далее подносится заготовка ключа, которую нужно запрограммировать.
3. Информация с устройства тут же переписывается на брелок.

Важно! Без данных, расположенных на ключ-карте невозможно запрограммировать новый объект, сделав из него ключ от домофона.

Можно ли взломать кодировку и каким образом?

Процесс взлома Мифайр карты займет немало времени и сил. Однако сделать это возможно. Для примера возьмем использование считывателя бесконтактных карт RD-03AB, обеспеченного специальным программным обеспечением.

Для взлома часто используют три основных программы:

1. Mfoc производит взлом только при условии наличия хотя бы одного известного криптоключа.
2. Mfcuk взламывает ключи Мифайр при помощи накопления информации Random генератора при помощи четырехбитных ответов процесса активации данных.
3. Mfks применяется с целью восстановления ключей Мифайр на считывающих устройствах нового поколения.

Как взломать?

Для получения доступа к криптоключам необходим считыватель бесконтактных карт RD-03AB, а также готовая карта доступа. Чтобы подключить считывающее устройство к пользовательскому компьютеру, нужно использовать один из имеющихся портов: USB или COM.

Для программирования единственного криптоключа уходит до 30 минут. По окончании систему можно остановить и начать работу с другой программой – Mfoc.

Внимание! Эта программа выполняет алгоритмы гораздо быстрее, поэтому перед взломом Mifare ключей стоит удостовериться в возможности изъятия данных с карты-идентификатора.

Для чего нужно сделать следующие действия:

• Запустить программу Mfks, применить опцию «verbose_level 2», после чего нужно подождать в течение 40 минут. Если процесс не увенчался успехом, то его стоит прекратить.
• Программа Mfcuk запускается с этой же опцией, после чего длительное время ожидаются результаты. Скорость накопления данных статистики может меняться и составить до нескольких дней.

Обе программы могут взломать огромное количество криптоключей, однако в некоторых случаях их бывает недостаточно – идентификаторы просто не поддаются взлому и дублированию.

На видео: Клонирование Mifare карт с помощью Nfc модуля ACR122U

Выводы

Использование ключей Mifare повысило уровень безопасности на множестве объектов, таких как закрытые предприятия, строения жилого сектора, в домофонах которых технология Mifare активно используется уже долгое время.

Даже несмотря на высокий уровень безопасности существуют способы ее обхода. При выполнении взлома и дублирования ключей нужно помнить, что копия ключа от домофона не может использоваться в корыстных целях.

Бесконтактные карты в киевском метро начали вводить в 2007 году (информация на сайте метро, укр), но широкое распространение и внедрение они получили только к концу 2008 года. На сегодняшний день существуют два основных типа проездных билетов: проездные со сроком действия, и проездные на количеств поездок. В проездных используются бесконтактные карты MIFARE Classic 1K.^{Фото — Metromuseum.net} Об уязвимостях чипов MIFARE Classic стало известно в 2007 году. Подробную историю открытия уязвимостей можно почитать в статье. Статья хоть и 2008 года, но до сих пор актуальна, и в ней перечислены основные этапы нахождения уязвимостей. Совместив эти знания можно посмотреть, что же записывается в карты киевского метро на примере проездного на количество поездок.Дисклаймер: Все действия и информация, описанные ниже, приведены исключительно для расширения личного кругозора, и не преследуют цели личной выгоды.

Настраиваем рабочее место

Для считывания бесконтактных карт, мы будем использовать:

• ридер — SCL3711;
• открытую библиотеку для работы с бесконтактными картами — libnfc;
• утилиту для получения ключей — mfoc из комплекта nfc-tools.

Ридер

Так, как мы будем использовать libnfc, ридер необходимо выбирать из тех, с которыми библиотека лучше всего совместима. Выбираем на странице совместимости подходящий и покупаем. Я остановился на ридере SCL3711 с чипом PN533 v2.7 (на фото, покупал на eBay за 35$).

Библиотека libnfc

Я буду описывать процедуру сборки libnfc для Ubuntu 12.04, для других платформ подробная инструкция по установке есть на сайте . Устанавливаем зависимости необходимые для сборки пакетов и работы с SVN (для тех, у кого не установлены):

sudo

 

apt-get

 

install

 subversion dpkg-dev debhelper dh-autoreconf libtool

Устанавливаем пакеты, которые необходимы для сборки libnfc:

sudo

 

apt-get

 

install

 libuсsb-dev libpcsclite-dev

Скачиваем и распаковываем последнюю версию библиотеки (1.6.0-rc1), из репозитория загружаем файлы, необходимые для сборки deb пакета:

wget

 http:

//

libnfc.googlecode.com

/

files

/

libnfc-1.6.0-rc1.tar.gz

tar

 

-xvzf

 libnfc-1.6.0-rc1.tar.gz

cd

 libnfc-1.6.0-rc1

/

svn

 checkout http:

//

libnfc.googlecode.com

/

svn

/

tags

/

libnfc-1.6.0-rc1

/

debian

Я рекомендую убрать вывод отладочных сообщений. Для этого в файле debian/rules надо убрать ключ —enable-debug в строке dh_auto_configure. Собираем пакеты:

dpkg-buildpackage 

-b

 

-us

 

-uc

Устанавливаем зависимости и пакеты:

sudo

 

apt-get

 

install

 libusb-

0.1

—

4

 libpcsclite1 libccid pcscd

sudo

 

dpkg

 

-i

 ..

/

libnfc

*

.deb

Для проверки ридер должен быть подключен и рядом с ним (в радиусе его действия) лежать карточка. Проверяем работоспособность командой nfc-list, которая выводит список ридеров и карт, в поле ридера: Если вы увидели что-то подобное — значит все работатет. У меня сначала выдавало ошибку «libnfc.driver.pn53x_usb Unable to set USB configuration (Device or resource busy)«. Дело в том, что В Ubuntu 12.04 по-умолчанию установлены какие-то драйвера для чипа PN533, и libnfc не может получить доступ к устройству. Лечится отключением встроенного драйвера «sudo modprobe -r pn533«.

Утилита mfoc

Будем использовать утилиту mfoc из последней версии nfc-tools из репозитория. Проблем возникнуть не должно:

svn

 checkout http:

//

nfc-tools.googlecode.com

/

svn

/

trunk

/

mfoc

/

 mfoc

cd

 mfoc dpkg-buildpackage 

-b

 

-us

 

-uc

sudo

 

dpkg

 

-i

 mfoc_0.10.2pre3.1-_amd64.deb

Заглядываем внутрь

Теоретическая часть

Карты MIFARE Classic 1K имеют 1 Кбайт памяти, которая разбита на 16 секторов. Каждый сектор состоит из 4 блоков по 16 байт. Каждый сектор защищен двумя 48-битными ключами A и B (которые хранятся в 4 блоке). Для операции с конкретным сектором ридер должен авторизоваться с помощью одного из ключей (A или B) для этого сектора. Каждому ключу могут быть присвоены независимые права на чтение и записи. Уязвимость которую использует mfoc состоит в том, что если известен ключ хотя-бы к одному сектору, то после авторизации для этого сектора, mfoc пытается аутентифицироваться для другого сектора, и эта попытка раскрывает 32 бита ключа для нового сектора. Более подробно и корректно можно прочитать в статье Wirelessly Pickpocketing a Mifare Classic Card.

Практическая часть

Получаем ключи к карте с помощью утилиты mfoc:

mfoc 

-O

 keys.mfd

Где-то через минуту, вы получите ответ «Auth with all sectors succeeded, dumping keys to a file!«. После этого в файл keys.mfd лежат ключи к карте. Ключи для всех карт одинаковы, и к слову довольно давно выложены в интернет (очевидно, одним из сотрудников) . Для анализа сливаем дамп карты:

nfc-mfclassic r a new00-04-11.mfd keys.mfd

Повторяем процедуру после каждой поездки на метро или пополнения счета, и получаем достаточный набор дампов для анализа.

Анализ

Не буду приводить длинные размышления, остановлюсь на выводах. После каждой операции меняются два участка памяти заголовок и история операция. Заголовок карточки — два идентичных блока по адресам 0x2D0 и 0x2E0. Каждый блок содержит информацию о порядковом номере операции с карточкой, оставшемся количестве поездок и дате и времени последней операции. Дата и время записаны странно: побитово, и секунды зачем-то разделены на 2 (см. коде ниже). Блоки, содержащие историю последних шести операций, находятся по адресам 0xC0, 0xD0, 0xE0, 0x100, 0x110, 0x120. Каждая запись содержит:

• дату и время операции,
• номер терминала, который производил запись,
• номер записи в журнале терминала,
• количество поездок.

Номер терминала должен зависеть от станции метро, но я не до конца уверен. Дата и время записаны в другом, но таком же чудном формате, как и в заголовке.

Пример

Программа на питоне, которая читает данные из дампа полученного с помощью nfc-mfclassic:

#!/usr/bin/env python

import

 

sys

from

 

struct

 

import

 unpack 

from

 

datetime

 

import

 

datetime

 

def

 get_crc

(

block

)

:     

«»»XOR all bytes in block»»»

    

return

 

reduce

(

lambda

 x, y: x ^ 

ord

(

y

)

, block, 

)

 

def

 get_bits

(

i, s, l

)

:     

«»» Get l bits starting at s»»»

    mask = 

(

1

 

<<

 

(

l

)

)

 — 

1

      

return

 

int

(

(

i 

>>

 s

)

 

&

 mask

)

 

def

 print_info

(

data

)

:     

# card number

    number = unpack

(

‘

, data

[

0x46:0x4E

]

)

    

print

 

«Card #:tt{3:04X} {2:04X} {1:04X} {0:04X}»

.

format

(

*

number

)

      

# card header blocks

    header_block = data

[

0x2D0:0x2E0

]

    crc_2d = get_crc

(

header_block

)

    crc_2e = get_crc

(

data

[

0x2E0:0x2F0

]

)

    

print

 

«nHeader: t»

 + 

(

«ok»

 

if

 crc_2d == crc_2e 

else

 

«err»

)

    

print

 

«Block 0x2D CRC:t{:#x}»

.

format

(

crc_2d

)

    

print

 

«Block 0x2E CRC:t{:#x}»

.

format

(

crc_2e

)

      

# last activity

    activity_number, activity2, activity1 = unpack

(

‘>HLH’

, data

[

0x2E2:0x2EA

]

)

    activity = activity1 + 

(

activity2 

<<

 

16

)

    activity_count = get_bits

(

activity, 

38

, 

10

)

    y = get_bits

(

activity, 

6

, 

5

)

 + 

2000

    M = get_bits

(

activity, 

11

, 

4

)

    d = get_bits

(

activity, 

15

, 

5

)

    h = get_bits

(

activity, 

20

, 

5

)

    m = get_bits

(

activity, 

25

, 

6

)

    s = get_bits

(

activity, 

31

, 

5

)

 

*

 

2

    activity_date = 

datetime

(

y, M, d, h, m, s

)

    activity_position, = unpack

(

‘>H’

, data

[

0x147:0x149

]

)

    activity_index = 

(

activity_position / 0x40

)

 — 

32

    

print

  

«nLast activity #t{}»

.

format

(

activity_number

)

    

print

  

«Positiont{:#x} ({})»

.

format

(

activity_position, activity_index

)

    

print

  

«Date:tt»

 + activity_date.

isoformat

(

)

    

print

  

«Counter:t{}»

.

format

(

activity_count

)

      

# last activities positions

    positions = 

[

0xC0, 0xD0, 0xE0, 0x100, 0x110, 0x120

]

    

print

 

«n{:^20}{:^5}{:^20}{:^12}»

.

format

(

«Date»

, 

«unk»

, 

«Terminal»

, 

«Operation»

)

    

print

 

«{:>31}{:>5}{:>4}{:>10}{:>7}»

.

format

(

«ID»

, 

«Type»

, 

«Cnt»

, 

«Type»

, 

«Cnt»

)

      

# get correct order

    i = 

5

 

if

 activity_index 

>

 

5

 

else

 activity_index     positions_ordered = positions

[

(

i+

1

)

:

]

 + positions

[

:

(

i+

1

)

]

    

for

 pos 

in

 positions_ordered:         block = data

[

pos:pos+0x10

]

        

# if undefined or empty block

        

if

 

(

get_crc

(

block

)

 

<>

 

)

 

or

 

(

ord

(

block

[

]

)

 == 

)

:             

continue

        date_i, unk = unpack

(

‘>LH’

, block

[

1

:

7

]

)

        term_id, term_type, term_cnt = unpack

(

‘>BBH’

, block

[

7

:

11

]

)

        op_type, op_cnt_i  = unpack

(

‘>HH’

, block

[

11

:

15

]

)

        op_cnt = op_cnt_i / 0x40         h = get_bits

(

date_i, 

2

, 

5

)

        m = get_bits

(

date_i, 

7

, 

6

)

        s = get_bits

(

date_i, 

13

, 

5

)

 

*

 

2

        y = 

2000

 + get_bits

(

date_i, 

18

, 

5

)

        M = get_bits

(

date_i, 

23

, 

4

)

        d = get_bits

(

date_i, 

27

, 

5

)

        date = 

datetime

(

y, M, d, h, m, s

)

        

print

 .

format

(

date.

isoformat

(

)

, unk, term_id, term_type, term_cnt, op_type, op_cnt

)

 

def

 main

(

filename

)

:     

with

 

open

(

filename, 

«rb»

)

 

as

 f:         data = f.

read

(

1024

)

        print_info

(

data

)

 

if

 __name__ == 

«__main__»

:     main

(

sys

.

argv

[

1

]

)

Пример работы программы:

Как можно использовать

Запись о последних 6 поездках можно использовать для просмотра перемещений. Даже, если не видно станцию, то видно точную дату и время поездки. С другой стороны, можно собирать статистику по метрополитену. Так, как каждый турникет записывает свой номер транзакции на карточку, можно смотреть, сколько прошло людей через турникет. Например, на дампе сверху видно, что через турникет на Политехническом институте (Номер терминала 0x14) за сутки прошло приблизительно 1000 человек.Используемые источники:

• https://bezopasnik.info/%d0%ba%d0%b0%d0%ba-%d1%80%d0%b0%d0%b1%d0%be%d1%82%d0%b0%d0%b5%d1%82-%d0%ba%d0%bb%d1%8e%d1%87-mifare-%d0%b8-%d0%ba%d0%b0%d0%ba-%d0%b5%d0%b3%d0%be-%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%bf%d0%b8%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%b0/
• https://habr.com/post/141213/