使用NFC模拟校园卡门禁功能 【Mac, Windows, Android, 手环】
COVID-19期間，我們學校實行通行證制度，只有具有通行證的同學的卡才可以自由進出校園，他而沒有通行證的人下人出校只能是一種奢望。在這種無理取鬧的制度之下，我試想通過NFC模擬出那些可以自由進出的同學的校園卡，從而實現自由進出校園。其實這個想法已經有人做了，使用手機自帶的nfc模擬校園卡，是可以實現門禁進出功能的。經過實際測試，一下方案是可行的：
- 使用帶NFC功能手機模擬
- NFC讀卡器 + 白卡
- 帶NFC功能手機+手環 or NFC 讀卡器+白卡+手環
首先第一種，使用帶nfc功能的手機模擬，這個是最簡單的，只需要打開手機的錢包/卡包app然后模擬門禁卡讀取需要復制的卡即可，這樣每次進學校大門的時候直接刷手機進來就行。
然而對于手機不帶NFC功能的手機，譬如我的就是，就比較難搞了。此外，使用手機NFC模擬不具有可拓展性，一臺手機只能當作一張卡片使用，如果需要多張卡片就需要多個手機了。因此我們的解決方案是通過復制白卡來實現制作門禁卡，白卡復制不存在可拓展性這個問題。首先自己購買白卡，然后先讀校園卡，再將其寫入白卡。我們知道每一張卡都有唯一的ID，這個ID在門禁識別的時候用到。接下里本文的所有操作遵循1.讀卡獲取卡片ID ；2.將ID寫入白卡。通過這兩步，就得到了和原來的卡ID一模一樣的卡，這個卡就可以拿來刷進校門了。
根據讀卡，寫卡的媒介不同，可以分為三種平臺，win，mac，和手機&手環這些。根據卡片的類型不同，可以分為UID，CUID，M1，CPU卡。
卡片類型介紹：
- M1卡：全稱Mifare classic 1K，普通IC卡，0扇區不可修改，其他扇區可以反復擦寫。通常我們使用的門禁卡、電梯卡都是M1卡。M1卡是NXP（恩智浦半導體）公司研發的IC卡，執行標準是ISO/IEC14443 Type A，讀寫頻率是13.56MHz。目前大多數手機廠商使用的NFC芯片都是NXP，另一部分則是BRCM（博通）方案，均執行同一標準，這是手機讀寫M1卡的技術基礎。
- UID卡：普通復制卡，可以反復擦寫所有扇區，門禁有防火墻則失效。
- CUID：升級復制卡，可以反復擦寫所有扇區，可以穿透大部分防火墻。【我們的白卡是購買此種類型的卡】
- CPU卡：有操作系統，可存儲數據，也有自己的ID號，CPU卡發一串數據給設備，設備與SAM卡進行運算，設備再發一串數據回CPU卡確認，然后進行交易或身份認證；跟M1卡的區別在于一個算法在空中，一個算法在設備里面；無論是卡商，設備商，運營商，都不知道其中的算法，所以這個系統的安全性會高很多。【校園卡等大多數具有金融功能的卡屬于此種類型】
目前，大多數校園卡為CPU卡，也就是加密級別最高的卡。好在，金融扇區和門禁ID扇區是分開的，這使得我們可以通過復制卡片的ID來實現門禁功能。
根據不同平臺，其復制校園卡的難度排序是
Mac > Win > 手機寫卡> 手機模擬，手環模擬
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平臺
- Win
- Mac OS X
- Android&手環
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卡片類型
- UID
- CUID
- M1
- CPU
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讀卡器
- PN532 【for mac and windows】
該讀卡器從某寶購入，附贈兩個這種白卡，一共花費￥63。又額外買了10張CUID白卡，長下面這個樣子，約￥1/張。
- PN532 【for mac and windows】
1. 使用Mac進行NFC讀寫
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【GUI 工具】
現存的針對Mac平臺的NFC讀寫軟件較少，我只找到了這兩個GUI程序，但是這兩個軟件都連接不上我的PN532讀卡器，遂作罷。查看App Store上的說明看到，這兩個工具均不支持PN532，但是支持另一個非常常用的讀卡器ACR122U。我手頭上沒有對應的讀卡器，所以這條路走不通了。（以后可以考慮再買一個ACR122U） -
【Command Line Tools or 讀寫API】
考慮使用命令行工具，或者是用對應的API來讀寫NFC。
在網上搜索，使用關鍵詞Mac NFC百度搜索，得到的結果都是用iPhone來做的？？難道Mac == IPhone了？？后來找到了一篇記錄: 記Macbook Pro配合FT232使用PN532模塊，算是中文互聯網上位數不多的經驗貼了，跟著這位兄弟一點點搭建好了需要的依賴庫。 -
硬件連接：MBP2019 雷電3 接口-> type-c 轉USB3.0拓展塢->USB連接PN532
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驅動Driver ？
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軟件需求: libusb -> libnfc ,mfoc ,mfcuk
- 安裝Libusb
- 官網 https://libusb.info/，GitHub：https://github.com/libusb/libusb
- 安裝方法一: 從官網或者是GitHub下載源代碼->解壓->進入包目錄 ->依次執行$ ./configure ->$ make ->$ make install
- 即 $ ./configure&&make&&make install
- 安裝方法二：Homebrew安裝
- 直接$ brew install libusb
- 剛開始的時候執行這個命令報錯：Error: libusb: undefined method `license' brew install 在這里找到了解決方案，出現這個原因說明當前brew版本太老了，只需要更新一下，brew update -v，執行兩次這個命令，然后再 brew install libusb就成功了。
- 注1: 這里推薦使用homebrew安裝，接下來的幾個也是推薦brew。
- 注二：一個問題，我第一次使用的是源代碼編譯安裝，最后$ make install也都成功了。但是執行下一步的時候提示libusb.h頭文件找不到,header not found.第二遍安裝使用的是$ brew install libusb安裝，就沒有這個問題出現，可見，使用brew可以輕松的安裝配置各種包，不需要自己對各種環境配置揪心。所以強烈建議使用homebrew安裝。
- 安裝Libnfc
- 官網 http://www.libnfc.org/，GitHub ：https://github.com/nfc-tools/libnfc
- 安裝方法同樣兩種，一樣的操作
- 安裝方法一：官網或者GitHub下載源代碼，解壓，進入目錄，依次執行$ ./configure ->$ make ->$ make install
- 安裝方法二：$ brew install libnfc
- 安裝mfoc
- GitHub：https://github.com/nfc-tools/mfoc
- 安裝方法一：參見GitHub readme，
$ autoreconf -is [注：這里需要安裝autoreconf，方法$brew install automake]
$./configure
$ make && sudo make install - 執行$./configure時報錯如下：PKG_CHECK_MODULES(libnfc, libnfc >= $LIBNFC_REQUIRED_VERSION, , AC_MSG_ERROR([libnfc >= $LIBNFC_REQUIRED_VERSION is mandatory.]))，沒有找到解決辦法，這里有一個解釋。最后采用了homebrew安裝。
- 安裝方法二：homebrew安裝
- $ brew install mfoc
- 安裝mfcuk
- 放棄源代碼安裝，直接homebrew安裝$ brew install mfcuk
- 安裝Libusb
至此，所有軟件已經安裝完畢，此時進入終端輸入nfc-list，即可查看當前的卡片信息
可以看到這張卡的SAK是20，這意味著我這張卡是一張CPU卡，我們需要的東西即是這個UID。
使用nfc-mfcassic 命令可以讀寫卡。但是在后續的寫卡過程中遇到兩個嚴重的問題：
- nfc寫入不進去
不知怎么地，寫入命令可以正常執行，沒有報錯，但是卻沒有寫入。卡片的ID還是之前的。不知為何。 - 大端小端問題
可以后續對dump文件進行編輯的過程中，可能由于大小端問題，編輯的文件總是不對。這個dump文件就是這張卡的1K字節的二進制文件，前4個字節是UID，第5個字節是校驗字節，其值是UID四個字節的異或值。我們只需要修改這5個字節，其他的不需要改動。
2.使用Windows進行讀寫
使用Windows相對較為簡單，相關的經驗貼也有很多，出現問題大多數也都能找得到解決方案。首先是軟件，讀卡器軟件鏈接 ：https://pan.baidu.com/s/1DQVDdLNUirx33kr18j7EEw 提取碼：0rkw，這個是我在淘寶店買讀卡器贈送的。這個文件里面包含了很多細節，里面描述的很清楚，在這里就不再贅述了，按照里面的來一般不會有問題。
使用步驟：
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1.準備工作
- 硬件連接： PN352直接插上USB口即可
- 軟件準備
- 安裝驅動 ： 參照文件
- 安裝讀寫工具 NFC reader
這里我建議使用教程與軟件/增值資料/PN532工具V3.0_crack.exe這一個來安裝，使用NFC REA 3.0這一個讀取不到CPU卡的UID，因此后續無法使用，如果你的卡是普通的M1卡，則可以使用這一個軟件。
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2.讀卡 ： 使用該讀寫軟件的玩轉NFC，再掃描卡片類型，就可以看到這張卡片的信息來，可以看到UID，為4個字節。這就是我們費勁千辛萬苦需要的東西！
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3.寫白卡
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準備一張白卡，讀白卡，點扇區左邊👈的小三角可以保存白卡的dump文件。
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編輯dump文件：使用二進制文件編輯器，只要可以編輯二進制文件就可以。這里使用增值資料/輔助工具/dump編輯軟件.exe 更改前4個字節為UID，第5個字節為校驗碼(即UID四個字節的異或值，可以在這里計算)。然后保存即可
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寫入白卡，將剛才編輯的dump文件寫入（使用寫M1卡方式）即可，大功告成！
（為了防止寫入錯誤，寫入之后，再讀取一下卡片，看看前5個字節的內容對不對。）
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3.手機NFC&手環NFC
手機讀寫白卡可以使用NFC simulator。具體使用方法見：
教你用Android NFC手機制作門禁卡
如何用小米NFC手機模擬加密卡（的部分功能）
手機模擬成功之后，可以再用手環模擬手機，這樣就可以來。
也可以使用，手環模擬寫好的白卡，也可以模擬出來。
參考：小米手環4玩轉自定義表盤/開門鎖/模擬加密卡
目前學校已經實施進出校園報備制，因此此種方法已經退出來歷史舞臺。
4.一些問題
- UID/CUID卡如何復制？
這兩種類型的卡片是很容易，可以直接讀取所有扇區內容，然后將其寫入到另外一張白卡即可。不需要額外編輯dump文件。 - M1卡如何復制？
- 寫入是UID還是CUID還是M1？
據我測試，使用三種寫入方式得到的卡片均可正常刷開門禁。 - 金融消費能用嗎？
顯然是不行的【CPU】。maybe possible【M1卡】【暴力破解】 - 校驗碼一定要計算準確哦，如果計算錯誤，寫入到卡片之后，這張卡就報廢了。無法再讀寫。
- 圖書館能用嗎？經測試，在我們學校圖書館是刷不進去的。
- 白卡太明顯了？這種純白色的卡還是套上卡套吧，收斂一點。
5.其他參考：
- 詳談Mifare Classic 1K卡
- IC卡復制初嘗試
- Linux搭建nfc測試環境
- linux下pn532板子測試學校水卡
總結
以上是生活随笔為你收集整理的使用NFC模拟校园卡门禁功能 【Mac, Windows, Android, 手环】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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