[科普]食堂卡、门禁卡、电梯卡等IC卡防复制的原理

第一次接触IC卡还是大学里，当时要做毕业设计，做一个食堂刷卡消费系统。做了毕业设计，转头就开始研究IC卡的破解。当时比较流行先用acr122u-A9或者pm3把原卡密码破解（122可以破解非全加密，pm3可以破解全加密），然后用uid卡复制。当时就有滚动码防复制系统，那个时候唯一的方法是发卡破解，技术门槛较高。
时光荏苒，一眨眼我胡子都长到地上，N年没碰IC卡。一个机缘巧合，需要复制卡，发现新出来很多卡，cuid、fuid、ufuid。。。索性就重新了解一下这个行业的现状。

IC基础

先简单铺垫一下基础知识吧，方便下文理解。只做简要描述，详细内容可自行查阅相关资料。
【IC卡读写】
IC卡内有很多个抽屉，每个抽屉都有一把密码锁，只有用正确的密码，才能打开抽屉，看看里面装了啥，或者往里面放东西拿东西。IC卡出厂的时候，厂家会设定默认密码。
【普通卡密】
小明和小红都有一张IC卡，抽屉的密码是一样的，宿管王大爷用统一的密码就能打开他们的抽屉，检查里面的东西。
这就产生一个问题，要是小明偷看了王大爷的密码，他也能打开小红的抽屉，甚至别人所有人的抽屉。小明还可以把自己抽屉里的东西摆放得和小红一模一样，王大爷一看抽屉，还以为是小红的抽屉。
【一卡一密】
小明和小红的抽屉密码是不一样的，王大爷一看，哎哟是小明的抽屉，就输入密码xiaoming，看到小红的抽屉就输入密码xiaohong。
但是密码怎么来的，只有王大爷知道，小明不知道。小明不知道算法，即使偷看王大爷开自己的抽屉，记住的也只是自己的密码，无法打开小红的抽屉。
而且，小明即使把自己的抽屉外观，伪装得和小红一模一样，由于不知道小红的抽屉密码，只要王大爷一输入密码xiaohong，就会发现不对劲，不是小红的抽屉。

滚动码原理

滚动码出现的需求就是uid卡可以完全复制IC卡，市面上出现大量复制卡。

假如IC卡内的数据是死的，是不变化的，那依样画葫芦，像复印机一样，一张复印N张，张张都能用。等于是一把钥匙被复制，会出现一些安全隐患，或者说是管理方不愿看到的（卖卡收费）。

滚动码的原理很简单，每刷一次卡，内卡有个数据都会变化。比如刚开始是0，刷一次变成1，再刷一次变2，到9之后再刷又变回0，俗称滚动（实际不一定0-9滚动，变化很多）。

不光卡内的滚动码会变，读卡器也会记录滚动码，只有当卡内的滚动码和读卡器保存的滚动码相同，才会被认为的正常的卡。
而复制的卡，因为卡内数据不会同步，正常的卡刷过后，滚动码变了，而复制卡内的滚动码还是原来的数字，就和读卡器内最新的滚动码不一样，被判定为复制卡。
现在高级一点的防复制防火墙，甚至一旦发现是复制卡，会破坏卡片，或者把卡片拉黑，导致正常卡也无法使用。

破解

破解有两种方式。

发卡

发卡破解难度较高，原理一句话就能说清。把各种数据计算方法破解了，把卡片的控制规则摸清了，相当于物业（管理员）给你发了一张全新的卡片。
严格来说，这种方式不是复制卡片。
有的人是分析大量的数据，找到其中的规律，有的人是拿到了厂家的软件，把软件破解了，再把其中的算法拿出来用。根据不同系统的复杂程度，此种破解方式难度不同。
现在市面上也有人集合了各个厂家的破解算法，提供收费服务。只要你告诉他是什么厂家的什么系统，他就能给你计算出一个全新有效的数据。只要把数据写入新卡，就能当一张物业发的新卡使用。

特殊复制卡

现在新出来一种卡片，gtu、guid、gid、gpu类似等等，都是同一种卡，只是叫法不同。都是G开头，滚动的拼音首字母。下文统一称呼为gtu卡。
漏洞一：部分滚动码系统有一个漏洞，滚动码存在初始值（复位值）。因为读卡器是离线的，新卡的滚动码没法同步到读卡器内，就需要一个初始值来判断第一次刷卡。

可以看到，只要卡内的滚动码是初始值，读卡器就会判定为合法卡片。
正常情况下，每次刷卡，滚动码都会变化。神奇的gtu卡，有一种功能，就是锁定滚动码，卡片自动复原滚动码。只要把滚动码锁定成初始值或复位值，就能达到复制的目的。
漏洞二：部分系统存在逻辑漏洞。读卡器不会立即保存最新的滚动码，需要先把新的滚动码写入ic卡，如果写卡失败，滚动码就不会更新。换而言之，只要让滚动码写卡失败，就可以让滚动码不“滚”。

破解方式可以用gtu卡锁定滚动码，让读卡器写卡失败，也可以修改ic卡的控制字节。默认的控制字节“FF-07-80-69”是可读可写的，将保存滚动码的数据块的控制字节设为“只读”，读卡器就无法修改ic卡内的滚动码，写卡会失败。
此种破解方式需要一个前提，滚动码保存的位置相对独立。如果滚动码和正常刷卡要用的数据混合在一起，锁定区块，也就锁定了正常数据，会影响刷卡。
漏洞三：和漏洞二差不多，也是逻辑漏洞。部分读卡器更新滚动码的逻辑是这样的，读卡器把更新的滚动码写入卡片，然后再读一次卡片，把读到的滚动码保存到读卡器。正常情况新滚动码写入卡片，卡片里就是最新的滚动码，再读一遍没有问题，但是遇到gtp卡会锁定数据，这样读卡器读回的滚动码始终不会变化，保存的滚动码就不“滚动”了。

防御

上面提到的2个漏洞，并不是所有的系统都有，gtu卡也不是万能的。
对于漏洞一，有的系统不需要初始值来判断是否的第一次刷卡，自身存储内没有刷卡记录，则认为是首次刷卡。复位值也不一定存在，有的系统没有设计复位功能。
对于漏洞二，属于一个流程上的BUG，已有部分系统修正了这个漏洞。一旦读卡器写卡失败，虽然不会更新滚动码，但是也不会执行后面的操作（开门、电梯按钮亮灯等等），刷卡会无反应。漏洞三也应该有部分系统修正了，只要将新滚动码保存在读卡器的临时变量里，后面再正式写入内存，不要用读卡的方式去将卡片内滚动码保存。
在常规滚动码的基础上，部分系统还会有滚动码“暗桩”。举个例子，明面上滚动码从0-9在循环滚动，但实际上每循环一次，就会在一个不起眼的角落标记一个数字，代表了循环次数。如果分析破解滚动码时，没有发现暗桩，就无法正常使用。