一种无法复制、无法破解的IC卡数据算法和读写流程

此算法和流程基于最常见的MD5算法。无法复制和篡改数据。

基础知识可参考另外两篇文章。

1、MD5简介和不可逆原因，以及攻防手段

2、梯控、IC卡滚动码防复制原理和破解

没有基础可以先阅读以上两篇文章，有基础的可以跳过。

此算法和流程具有以下特点：

1、无法复制、无法破解、无法篡改数据

2、不需要使用特殊IC卡，普通恩智浦（飞利浦）M1卡即可

3、不需要使用特殊读头

4、不需要对卡片进行加密，即使全扇区都是默认密码，不影响防复制和防破解

5、算法完全公开，不影响防复制和防破解

6、读写区块少，减少卡片操作次数，降低刷卡失败率

7、可使用离线刷卡模式

8、多个客户之间隔离，卡片无法跨区使用

9、单个客户的不同应用，也可以隔离

【注释】

防复制是指，无论复制多少卡片，始终限定只有一张卡片为合法卡片，始终只有一张卡片能成功刷卡。

防破解防篡改数据是指，在现有计算能力条件下，通过暴力破解的方式进行破解，至少耗时100年以上。

声明

本站基于开源和共享的精神，本算法和流程有版权，本人声明原创，但是随便使用，不需要授权，也不收费。

如有第三方使用，行行好，随便什么时候，给我发个消息知会一声就行。如果发个消息的时间也没有，那也没关系。

以下算法和流程，辅以一个实际示例来描述。可根据实际需求，自行升级、修改和完善算法及流程。

前提定义

为了方便描述和理解，现定义以下几项：

MD5算法：MD5（”参数”） = MD5结果

示例：MD5（123456） = E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E

 

字符串拼接：A + B = AB

示例：abc + efg = abcefg

 

版本号：厂家自定义的编码，不同的客户，不同的应用，厂家可以在读卡器和发卡软件中写入不同的版本号

示例：版本号 = ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234

下文出现版本号的值，以示例的值参与计算。示例的版本号长度为128字符，A-Z，a-z，0-9

实际使用可以自行设置，长度越长，字符种类越多，系统越难破解

 

客户号：厂家给客户自定义的编码，不同的客户，厂家可以在读卡器和发卡软件中写入不同的客户号

示例：客户号 = 1234ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

下文出现客户号的值，以示例的值参与计算。示例的版本号长度为128字符，A-Z，a-z，0-9

实际使用可以自行设置，长度越长，字符种类越多，系统越难破解

 

假设使用场景

梯控刷卡系统，有一张IC卡，卡片2020年12月31日到期，卡号为12345678

有效期：20201231

卡号：12345678

数据算法

数据明文写入，生成一个滚动码和一个校验码。

滚动码 = 操作卡片时间（转换为16进制大写字母）

示例：

2019年12月31日0时0分0秒 → 十进制=191231000000，滚动码=2C86417DC0 （十六进制）

2099年12月31日23时59分59秒 → 十进制=991231235959，滚动码=E6C9FC5777 （十六进制）

滚动码长度为10位

校验码算法

1、加密版本号 = MD5（滚动码+版本号）

2、原始码 = MD5（卡号+数据+滚动码+客户号+加密版本号）

3、校验码 = 原始码去掉开头10位字符

校验码长度为22位

注意字母区分大小写！

 

滚动码+校验码，总长度32位

数据示例

原理说明

利用了MD5的特点，计算结果长度固定，任何修改都将导致结果巨大变化，计算不可逆。

校验码由卡号、数据、滚动码、版本号、客户号计算生成，任何一个数据发生改变，校验码都会发生巨大变化。所以即使知道本算法，在不知道版本号和客户号的情况下，也无法生成正确的校验码。

客户号可以设为物业可自定义（即对物业公开），也可以设为只有厂家可以设置（即对物业保密）。

版本号只允许厂家设置，对所有人保密。

如果客户号允许物业自定义，物业可能会偷懒设置一个简单的客户号，导致容易被暴破，所以需要引入版本号。客户号可以隔离不同的客户，版本号可以用来隔离同一个用户的不同应用。不同客户，不同应用，建议全都设置不同的版本号和客户号，并且长度要足够长。

由于版本号和客户号每处都不一样，所以：

1、卡匠破解发卡软件（未配置），由于发卡软件不带有版本号和客户号，无法生成校验码

2、物业破解自己的发卡软件（已配置），获得自己物业的版本号和客户号，无法获得其它物业的版本号和客户号，无法伪造校验码

3、嗅探获得单张卡片数据，不知道客户号和版本号，无法生成校验码

由于生成验证码时，版本号和客户号缺一不可，相当于两把钥匙需要同时使用，所以：

1、物业自定义客户号，设置一个厂家不知道的客户号，即使被厂家出卖数据给第三方，第三方也会因为不知道客户号，无法伪造验证码，以此保证物业安全

2、写入设备和软件的版本号只有厂家知道，即使物业想私自买进设备，或者卖出给别人，都会因为版本号不一致，导致系统无法使用，以此保证厂商利益

由于版本号和客户号长度足够长，示例中使用了英文大写和小写字母，数字，构成的128位长度字符。单版本号一项，可能性即有62的128次方，版本号客户号一起，可能性则有62的256次方，使用暴力破解今生无望。并且由于未加密前的原文长度过长，也不会有字典收录，字典破解也无法使用。

多个数据可以拼接后参与计算。示例中只有一个数据20201231，如果有2个数据A和B，先组合成AB，再带入计算即可。多个数据，以此类推。利用MD5的特点，最终生成的校验码长度都是固定的。

利用MD5计算结果长度固定的特点，最后生成一个32位的滚动校验码（10位滚动码+22位校验码），只占用一个扇区的一个块，滚动和校验功能只需读卡器读写一次，减少卡片操作次数，降低刷卡失败率。

刷卡流程

发卡流程

读卡号，根据卡号、数据、滚动码、版本号、客户号计算出校验值，写入数据，写入滚动码和校验值。

刷卡流程

1、读卡号，读数据，读滚动码和校验码

2、根据卡号查找读卡器内是否有这张卡的刷卡记录，没有记录则为首次刷卡，不比对滚动码

3、非首次刷卡，比对读卡器内保存的滚动码和卡内滚动码是否一致，不一致则判定非法

4、根据卡号、数据、滚动码、版本号、客户号计算校验码，和卡内读出来的校验码进行比对，不一致则判定非法卡片

5、根据当前时间生成新的滚动码，重新计算校验码，将新的滚动码和校验码写入卡片，写卡失败则中断操作

新的滚动码没有正式更新到读卡器内存前，必须保存在读卡器的临时变量中！

6、写卡成功后，将新的滚动码保存到读卡器

只能将临时变量中的新滚动码，正式更新到读卡器内存。严禁再读一次卡片，将卡片内滚动码保存！卡片内滚动码可能因为是gtu卡而锁定！导致滚动码不更新！

7、根据数据，执行后续操作（开门、电梯按钮亮灯等）

升级难度

本算法生成的滚动码和校验码已经非常简单明了。有兴趣升级难度的，可以在没有数据的区块，或者数据的空位里，填入一些随机字符，起到迷惑的作用。无意义的随机字符和校验码毫无规律，在不知道算法的情况下，想破解，连下手的地方都找不到。

破解遐想

目前此算法和流程在实际场景中应该没有漏洞，但我还是从理论出发，想了一个破解方法。

【云同步模拟卡】

1、NFC芯片模拟M1卡，通过编程方式做到模拟效果100%，不发射CPU模拟卡特有的ats等。现有手机NFC模拟功能，应该是出于安全因素，并不会完全拟真实体卡片。自己开发肯定能做到100%模拟，因为卡片是非接触式的，具体到底层就是线圈发射和接收的无线电波的变化，每一个细节都做到相同，就能完全拟真。

2、芯片内数据自动在线云同步。100人使用，任意一人刷卡，卡内数据变化，其余99人的芯片自动同步最新数据。

以上破解方法，仅存在于理论中。。。目前手机自带NFC功能较为封闭，手机厂商出于安全因素或上级监管要求，NFC功能有较大限制，例如不允许模拟厂家代码。而NFC自行开发，难度较大，还要做到云同步，整体成本较高。理论上云同步模拟卡可以复制所有的IC卡。

盈利模式

一个好的设计，必须要有其价值。本算法防复制、防破解，并不是单一目的，也有很好的盈利前景。

很多人说生意不要一下做绝，东西一点点卖。这种想法其实挺小气。QQ免费，抢占了巨大的用户群，淘宝也是免费的，一开始才会有那么多人开店，安卓开源一下，抢下了智能手机的新风口。而且现在CPU卡逐渐替代M1卡，人脸识别逐渐兴起，各种联网校验，微信扫一扫开门，传统做卡行业，已经是夕阳产业，难道就没有一点危机感？

做出彻底防复制防破解的系统，并不会一次把生意做绝。虽然以后物业不会花钱继续升级系统，但也是变相地捆绑住了用户。而且不用特殊设备和特殊卡的低成本方案，不论是新装还是改装，都有价格优势，还有防复制防破解的特性，一定会对物业有极大吸引力，可以帮助厂商快速提升市场占有率、知名度、口碑。客户群体大了，玩法就多了，推广告，增值服务，继续打入其它产品，等等，不一一举例。有客户量，就有资本。再拿梯控门禁为例，完全可以把系统限定为只能使用厂家的卡片，卡片一出厂就写入校验码，发卡软件识别校验码，不合法的卡片不允许发卡。得益于算法的优点，校验码无法伪造，物业只能从厂家买卡。单张卡片的利润不一定有多少，但是架不住用户量大，光耗材都是一笔不小的收入。

THE END

欢乐的时光特别快，又到时候讲拜拜~

欢迎补充，有错漏可以留言指出，谢谢支持。

有发现任何漏洞，请指出，一起完善算法和流程！