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Cartes & tags MiFare

MiFare est l'un des 4 "protocoles" des cartes 13.56MHz (FeliCa en est un autre bien connu). Toutes les cartes et tags vendu sur le wheshop de MCHobby utilise le populaire et économique chipset MiFare Classic.

Cartes MiFare Classic

Les cartes MIFARE Classic sont disponibles sous les formats 1K et 4K. Bien qu'il existe une variété plus importante de puce MiFare, ce tutoriel va se pencher sur deux chipsets principaux disposant de documents publiquement accessibles:

Les cartes Mifare Classic ont typiquement 4-octets NUID qui identifie de manière unique chaque carte (dans la limites des valeurs numériques codables sur 4 octets). Il est également possible d'avoir des modèles avec une identification sur 7 octets mais les modèles 4 octets sont, de loin, les carte Mifare Classic les plus répandues.

Mémoire EEPROM

Les cartes MiFare classic dispose d'une mémoire de type EEPROM de soit 1K, soit 4K. Chaque bloc mémoire peut être configuré avec des conditions d'accès différentes (des autres blocs) avec deux deux clés d’authentification distincte présent sur chaque bloc.

Les cartes Mifare Classic sont divisée en section appelées "Secteurs" (sectors en anglais) et "Blocs" (blocks en anglais). Chaque "secteur" dispose de droits d'accès individuels, et contient un nombre fixe de "blocs" qui sont contrôlés par ces droits.

Chaque bloc contient 16 octets (bytes en anglais), et chaque "secteur" contient 4 blocs (cartes 1K/4K) pour un total de 64 octets par secteur, ET 16 blocs (cartes 4K uniquement) par "secteur" pour un total de 256 octets par secteur. Les types de cartes sont organisés comme suit:

  • cartes de 1K - 16 secteurs de 4 blocs chacun (secteurs 0..15)
  • Cartes de 4K - 32 secteurs de 4 blocs chacun (secteurs 0..31) et 8 secteurs de 16 blocs chacun (secteurs 32..39)

Secteurs de 4 blocs

Les cartes 1K et 4K utilisent toutes les deux 16 secteurs ayant chacun 4 blocs, avec le premier 1K de mémoire organisé à l'identique pour pour les deux modèles de carte (1K et 4K) pour des raisons de compatibilité.

Ces secteurs de 4 blocs individuels (contenant 64 octets par secteur) dispose de fonctionnalités sécuritaires de base. Ces fonctionnalités sont:

  • Configuration de droit d'accès lecture/ecriture (read/write en anglais) configurable pour chaque secteur.
  • Deux clés d'authentification différentes pour chaque secteur (6 octets par clé, ces clés peuvent être différentes pour chaque secteur).

A cause de ces fonctionnalités de sécurisation (qui sont stocké sur le dernier bloc, ainsi appelé "fin de secteur" (Sector Trailer en anglais, ce terme est important), seuls les 3 blocs du bas de chaque secteur sont disponibles pour le stockage des données. Cela signifie que vous disposez uniquement de 48 octets pour votre propre usage par secteur de 64 octets.

Chaque bloc est organisé comme suit, avec 4 lignes de 16 octets chacune pour un total de 64 octets par secteur. Les deux premiers secteurs de chaque carte sont présentés ci-dessous:

Faites attention à la numérotation des blocs. Le dernier bloc (le "Sector Trailer") porte le numéro 3 et se trouve en haut TANDIS que le premier bloc porte le numéro 0 et se trouve en bas! 
    Secteur Bloc    Octets                                                          Description
    ------  ------  ------                                                          -----------
                      0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15
      1       3       [-------CLE A-------]   [Bits d'accès]  [-------CLE B-------]   Fin de secteur (''Sector Trailer'')
              2       [                            Données                        ]   Données
              1       [                            Données                        ]   Données
              0       [                            Données                        ]   Données
      0       3       [-------CLE A-------]   [Bits d'accès]  [-------CLE B-------]   Fin de secteur (''Sector Trailer'')
              2       [                            Données                        ]   Données
              1       [                            Données                        ]   Données
              0       [                     Données Fabricant                     ]   Bloc Fabricant (''Manufacturer block'')


Fin de secteur (bloc 3, Sector Trailer)

Le bloc de "Fin de secteur" est appelé "sector trailer" en anglais. Ce secteur contient deux clés secrètes Clé A et Clé B (Key A et Key B en anglais), ainsi que les conditions d'accès pour les 4 blocs (appelés "Access Bits" en anglais).

Ce secteur à la structure suivante: 

          Les octets de la fin de secteur
          --------------------------------------------------------------
          0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15
          [       Clé A       ]   [Bits d'accès]  [       Clé B        ]

Pour plus d'information concernant l'usage des clés et l'accès au contenu du bloc, référez-vous à la section "accéder à la mémoire de l'EEPROM" de ce même document.

Blocs de données (Blocs 0..2)

Les blocs de données ont une capacité de 16 octets et, en fonction des permissions assignées sur les bits d'accès, peuvent être lu ou y écrire des données. Vous êtes libre d'utiliser ces 16 octets comme vous le voulez. Vous pouvez facilement y stocker des entrée texte, des valeurs entière stockées sur 32 bits (soit 4 octets), un URI en 16 caractères/positions, etc.

Blocs de données comme "bloc valeurs"

Une alternative au stockage de données aléatoire dans les blocs de 16 octets est de configurer ces derniers en tant que "bloc valeur" ("Value Blocks" en anglais). Les "blocs valeur"/Value blocks permet de réaliser des fonctions de porte-monnaie électronique. Les commandes valides sont: read (lecture), write (écriture), increment (incrémenter), decrement (décrémenter), restore (restaurer), transfer (transférer).

Chaque "bloc valeur" contient une seule valeur 32 bits signée (+/-). Cette valeur est stockée 3 fois dans le bloc pour des raisons d'intégrité et de sécurité.

La valeur est stockée deux fois en valeur vraie (non inversée) et une fois en valeur inversée. Les 4 derniers octets sont utilisés pour stocké 1 octet d'adresse (adresse stockée 4 fois, deux fois en valeur vraie et deux fois en valeur inversée).

Les blocs de données configurés en "bloc valeur" ont la structure suivante: 

          Octets d'un bloc valeur
          --------------------------------------------------------------
          0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15
          [   Valeur  ]   [   ~Valeur ]   [   Valeur  ]   [A  ~A  A   ~A]

Bloc Fabricant (Secteur 0, Bloc 0)

Sector 0 is special since it contains the bloc Fabricant ("Manufacturer Block" en anglais). This block contains the manufacturer data, and is read-only. It should be avoided unless you know what you are doing.

Secteurs de 16 blocs

16 block sectors are identical to 4 block sectors, but with more data blocks. The same structure described in the 4 block sectors above applies. 

      Sector  Block   Bytes                                                           Description
      ------  -----   -----                                                           ----------
                      0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15
      32      15      [-------KEY A-------]   [Access Bits]   [-------KEY B-------]   Sector Trailer 32
              14      [                            Data                           ]   Data
              13      [                            Data                           ]   Data
              ...
              2       [                            Data                           ]   Data
              1       [                            Data                           ]   Data
              0       [                            Data                           ]   Data

Accéder à la mémoire de l'EEPROM

To access the EEPROM on the cards, you need to perform the following steps:

  1. You must retrieve the 4-byte NUID of the card (this can sometimes be 7-bytes long as well, though rarely for Mifare Classic cards). This is required for the subsequent authentication process.
  2. You must authenticate the sector you wish to access according to the access rules defined in the Sector Trailer block for that sector, by passing in the appropriate 6 byte Authentication Key (ex. 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF for new cards).
  3. Once authenication has succeeded, and depending on the sector permissions, you can then read/write/increment/decrement the contents of the specific block. Note that you need to re-authenticate for each sector that you access, since each sector can have it's own distinct access keys and rights!

Note sur l'Authentification

Before you can do access the sector's memory, you first need to "authenticate" according to the security settings stored in the Sector Trailer. By default, any new card will generally be configured to allow full access to every block in the sector using Key A and a value of 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF. Some other common keys that you may wish to try if this doesn't work are: 

              0XFF 0XFF 0XFF 0XFF 0XFF 0XFF
              0XD3 0XF7 0XD3 0XF7 0XD3 0XF7
              0XA0 0XA1 0XA2 0XA3 0XA4 0XA5
              0XB0 0XB1 0XB2 0XB3 0XB4 0XB5
              0X4D 0X3A 0X99 0XC3 0X51 0XDD
              0X1A 0X98 0X2C 0X7E 0X45 0X9A
              0XAA 0XBB 0XCC 0XDD 0XEE 0XFF
              0X00 0X00 0X00 0X00 0X00 0X00
              0XAB 0XCD 0XEF 0X12 0X34 0X56

Carte MiFare Classic 1K - Exemple

Voici un exemple avec un carte MiFare Classic toute neuve.

Le dump de la mémoire illustre la structure d'une carte MiFace Classic de 1K où vous pouvez clairement voir les données et secteurs de fin (trailer): 

    [--------------------------Début du dump mémoire-------------------------]
    -----------------------Secteur 0-------------------------
    Bloc 0 : 8E 02 6F 66 85 08 04 00 62 63 64 65 66 67 68 69  ?.of?...bcdefghi
    Bloc 1 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 2 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 3 : 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 1-------------------------
    Bloc 4 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 5 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 6 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 7 : 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 2-------------------------
    Bloc 8 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 9 : 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 10: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 11: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 3-------------------------
    Bloc 12: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 13: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 14: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 15: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 4-------------------------
    Bloc 16: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 17: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 18: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 19: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 5-------------------------
    Bloc 20: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 21: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 22: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 23: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 6-------------------------
    Bloc 24: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 25: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 26: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 27: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 7-------------------------
    Bloc 28: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 29: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 30: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 31: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 8-------------------------
    Bloc 32: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 33: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 34: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 35: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 9-------------------------
    Bloc 36: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 37: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 38: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 39: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 10-------------------------
    Bloc 40: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 41: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 42: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 43: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 11-------------------------
    Bloc 44: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 45: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 46: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 47: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 12-------------------------
    Bloc 48: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 49: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 50: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 51: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 13-------------------------
    Bloc 52: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 53: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 54: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 55: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 14-------------------------
    Bloc 56: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 57: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 58: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 59: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    -----------------------Secteur 15-------------------------
    Bloc 60: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 61: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 62: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
    Bloc 63: 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF  ......ÿ.?iÿÿÿÿÿÿ
    [---------------------------Fin du dump mémoire--------------------------]

Cartes MiFare Ultralight

MiFare Ultralight cards typically contain 512 bits (64 bytes) of memory, including 4 bytes (32-bits) of OTP (One Time Programmable) memory where the individual bits can be written but not erased.

MiFare Ultralight cards have a 7-byte UID that uniquely identifies the card.

Mémoire EEPROM

MiFare Ultralight cards have 512 bits (64 bytes) of EEPROM memory, including 4 byte (32 bits) of OTP memory. Unlike Mifare Classic cards, there is no authentication on a per block level, although the blocks can be set to "read-only" mode using Lock Bytes (described below).

EEPROM memory is organised into 16 pages of four bytes eachs, in the following order: 

      Page   Description
      ----   ------------
      0      Numéro de série (4 bytes/octets)
      1      Numéro de série (4 bytes/octets)
      2      Byte 0:    Numéro de série
             Byte 1:    Mémoire Interne
             Byte 2..3: Octets de blocage/lock bytes
      3      Mémoire programmable un seule fois/OTP memory (4 octets/bytes)
      4..15  Mémoire utilisateur (4 octets/bytes)

Here are the pages and blocks arranged in table format: 

      Page   Bloc 0     Bloc 1     Bloc 2    Bloc 3 
      -----  ---------------------------------------
      0      [          Numéro de Série            ]
      1      [          Numéro de Série            ]
      2      [Serial] - [Intern] - [   Lock Bytes  ]   # N° de série - mémoire interne - octets de blocage
      3      [ Mémoire programmable une seule fois ]   # dite 'Mémoire OTP'
      4      [          Donnée utilisateur         ]   # dite 'User Data'
      5      [          Donnée utilisateur         ]
      6      [          Donnée utilisateur         ]
      7      [          Donnée utilisateur         ]
      8      [          Donnée utilisateur         ]
      9      [          Donnée utilisateur         ]
      10     [          Donnée utilisateur         ]
      11     [          Donnée utilisateur         ]
      12     [          Donnée utilisateur         ]
      13     [          Donnée utilisateur         ]
      14     [          Donnée utilisateur         ]
      15     [          Donnée utilisateur         ]

Lock Bytes (page 2)

Lock Bytes sont les octets de blocage. Pour rappel, un Byte (anglais) est un octet (Français) et contient 8 bits.

Bytes 2 and 3 of page 2 are referred to as "Lock Bytes". Each page from 0x03 and higher can individually locked by setting the corresponding locking bit to "1" to prevent further write access, effectively making the memory read only.

For more information on the lock byte mechanism, refer to section 8.5.2 of the datasheet (referenced above).

OTP Bytes (Page 3)

OTP Bytes signifie "One Time Programming Bytes" et représente des octets qui ne peuvent être écrit qu'une seule fois.

Page 3 is the OTP memory, and by default all bits on this page are set to 0. These bits can be bitwise modified using the MiFare WRITE command, and individual bits can be set to 1, but can not be changed back to 0.

Pages de données (Page 4-15)

Pages 4 to 15 are can be freely read from and written to, provided there is no conflict with the Lock Bytes described above.

After production, the bytes have the following default values: 

      Page    Valeur des Bytes/Octets
      ----    ----------------------
              0     1     2     3
      4       0xFF  0xFF  0xFF  0xFF
      5..15   0x00  0x00  0x00  0x00

Accès aux blocs de données

In order to access the cards, you must following two steps:

  1. 'Connect' to a Mifare Ultralight card and retrieve the 7 byte UID of the card.
  2. Memory can be read and written directly once a passive mode connection has been made. No authentication is required for Mifare Ultralight cards.

Longueur Lecture/Ecriture

For compatability reasons, "Read" requests to a Mifare Ultralight card will retrieve 16 bytes (4 pages) at a time (which corresponds to block size of a Mifare Classic card). For example, if you specify that you want to read page 3, in reality pages 3, 4, 5 and 6 will be read and returned, and you can simply discard the last 12 bytes if they aren't needed. If you select a higher page, the 16 byte read will wrap over to page 0. For example, reading page 14 will actually return page 14, 15, 0 and 1.

"Write" requests occur in pages (4 bytes), so there is no problem with overwriting data on subsequent pages.

Source: PN532 RFID/NFC Breakout and Shield créé par LadyAda pour AdaFruit Industries. Crédit [www.adafruit.com AdaFruit Industries]

Traduit par Meurisse D. pour MCHobby.be

Traduit avec l'autorisation d'AdaFruit Industries - Translated with the permission from Adafruit Industries - www.adafruit.com

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