Введение
MIFARE – это серия интегральных схем (чипов), используемых в бесконтактных смарт-картах и картах ближнего действия. Бренд включает в себя проприетарные решения, основанные на различных уровнях стандарта ISO/IEC 14443 Типа A 13,56 МГц для бесконтактных смарт-карт. В нем используются стандарты шифрования AES и DES/Triple DES, а также более старый проприетарный алгоритм шифрования Crypto 1. По данным NXP, было продано 10 миллиардов чипов для смарт-карт и более 150 миллионов считывающих модулей. Торговая марка MIFARE принадлежит компании NXP Semiconductors, которая была выделена из Philips Electronics в 2006 году.
MIFARE is a series of integrated circuit (IC) chips used in contactless smart cards and proximity cards. The brand includes proprietary solutions based on various levels of the ISO/IEC 14443 Type A 13.56 MHz contactless smart card standard. It uses AES and DES/Triple DES encryption standards, as well as an older proprietary encryption algorithm, Crypto 1. According to NXP, 10 billion of their smart card chips and over 150 million reader modules have been sold. The MIFARE trademark is owned by NXP Semiconductors, which was spun off from Philips Electronics in 2006.
Семейство MIFARE Classic
MIFARE Classic IC – это просто устройство хранения памяти, где память разделена на сегменты и блоки с простыми механизмами безопасности для контроля доступа. Они основаны на ASIC и обладают ограниченной вычислительной мощностью. Благодаря своей надежности и низкой стоимости эти карты широко используются для электронных кошельков, контроля доступа, корпоративных удостоверений личности, транспортных карт или билетов на стадионы. В них используется проприетарный протокол безопасности NXP (Crypto 1) для аутентификации и шифрования. Шифрование MIFARE Classic было скомпрометировано; подробности приведены ниже. MIFARE Classic с памятью 1K предлагает 1024 байта для хранения данных, разделенных на 16 секторов; каждый сектор защищен двумя различными ключами, называемыми A и B. Каждый ключ может быть запрограммирован для выполнения таких операций, как чтение, запись, увеличение блоков значений и т. д. MIFARE Classic с памятью 4K предлагает 4096 байт, разделенных на сорок секторов, из которых 32 имеют тот же размер, что и в 1K, а остальные восемь – в четыре раза больше. MIFARE Classic Mini предлагает 320 байт, разделенных на пять секторов. Для каждого из этих типов микросхем 16 байт на сектор зарезервированы для ключей и условий доступа и обычно не могут использоваться для пользовательских данных. Кроме того, первые 16 байт содержат серийный номер карты и некоторые другие данные производителя и доступны только для чтения. Это снижает полезную емкость памяти этих карт до 752 байт для MIFARE Classic с памятью 1K, 3440 байт для MIFARE Classic с памятью 4K и 224 байта для MIFARE Mini. Наклейки Samsung TecTile NFC используют чипы MIFARE Classic. Это означает, что только устройства с NFC-контроллером NXP могут читать или записывать эти метки. На данный момент телефоны BlackBerry, Nokia Lumia 610 (август 2012), Google Nexus 4, Google Nexus 7 LTE и Nexus 10 (октябрь 2013) не могут читать/записывать наклейки TecTile.
MIFARE Plus
MIFARE Plus является заменой микросхеме MIFARE Classic. Он менее гибок, чем бесконтактная микросхема MIFARE DESFire EV1. MIFARE Plus был официально представлен в марте 2008 года, а первые образцы поступили в первом квартале 2009 года. При использовании в устаревших транспортных системах, которые еще не поддерживают AES на стороне считывающего устройства, MIFARE Plus все еще оставляет возможность для атак. Хотя он помогает снизить угрозу атак, которые взломали шифр Crypto 1 из-за слабого генератора случайных чисел, он не защищает от атак полным перебором и криптоаналитических атак. В период перехода от MIFARE Classic к MIFARE Plus, когда лишь немногие считыватели поддерживают AES, он предлагает опциональную AES-аутентификацию на уровне безопасности 1 (который фактически соответствует работе MIFARE Classic). Это не предотвращает вышеупомянутые атаки, но обеспечивает безопасную взаимную аутентификацию между считывающим устройством и картой, подтверждая, что карта принадлежит системе и не является подделкой. На высшем уровне безопасности SL3, с использованием 128-битного AES-шифрования, MIFARE Plus защищен от атак.
MIFARE Ультралегкий
MIFARE Ultralight имеет всего 512 бит памяти (то есть 64 байта) и не обладает криптографической защитой. Память организована в 16 страниц по 4 байта каждая. Карты, основанные на этих чипах, настолько дешевы, что часто используются в качестве одноразовых билетов на мероприятия, такие как Чемпионат мира по футболу 2006 года. Они предоставляют лишь базовые функции безопасности, такие как однократно программируемые (OTP) биты и возможность блокировки записи для предотвращения перезаписи страниц памяти, но не включают в себя криптографию, используемую в других картах на базе продуктов MIFARE.
MIFARE Ultralight C
Представленный на отраслевой выставке Cartes в 2008 году, чип MIFARE Ultralight C IC входит в линейку недорогих продуктов MIFARE от NXP (для одноразовых билетов). Используя алгоритм Triple DES, MIFARE Ultralight C опирается на широко распространенный стандарт, что обеспечивает простую интеграцию в существующие системы. Встроенная аутентификация Triple DES служит эффективной защитой от клонирования. Ключевые области применения MIFARE Ultralight C включают общественный транспорт, билетные системы для мероприятий, программы лояльности и NFC Forum тег типа 2.
MIFARE Ultralight AES
Он был представлен в 2022 году.
Мифэр Дефайр
MIFARE DESFire (MF3ICD40) был представлен в 2002 году и основан на ядре, аналогичном SmartMX, с расширенными аппаратными и программными функциями безопасности по сравнению с MIFARE Classic. Он поставляется с предустановленной операционной системой MIFARE DESFire общего назначения, предлагающей простую структуру каталогов и файлов. Доступен в четырех вариантах: один с поддержкой только Triple DES и объемом памяти 4 КиБ, и три с AES (2, 4 или 8 КиБ; см. MIFARE DESFire EV1). Варианты с AES обладают дополнительными функциями безопасности, например, CMAC. MIFARE DESFire использует протокол, соответствующий стандарту ISO/IEC 14443-4. Бесконтактная интегральная схема (ИС) основана на процессоре 8051 с криптографическим ускорителем 3DES/AES, обеспечивающим высокую скорость транзакций. Максимальное расстояние чтения/записи между картой и считывателем составляет , однако фактическое расстояние зависит от мощности поля, создаваемого считывателем, и размера его антенны. В 2010 году NXP объявила о прекращении выпуска MIFARE DESFire (MF3ICD40) после выпуска его преемника MIFARE DESFire EV1 (MF3ICD41) в конце 2008 года. В октябре 2011 года исследователи из Ру́рского университета в Бохуме заявили о взломе безопасности MIFARE DESFire (MF3ICD40), что было признано NXP (см. безопасность MIFARE DESFire).
MIFARE 2GO
Облачная платформа, которая оцифровывает смарт-карты на основе MIFARE и делает их доступными на смартфонах и носимых устройствах с поддержкой NFC. Это открывает новые возможности для реализации концепции «Умный город», включая мобильную оплату проезда, мобильный доступ и мобильные микроплатежи.
Мифэр Дефайр
В ноябре 2010 года исследователи безопасности из Университета Рура опубликовали статью, подробно описывающую атаку по стороннему каналу на карты, основанные на продуктах MIFARE. В статье было продемонстрировано, что карты на основе продукта MIFARE DESFire могут быть легко эмулированы стоимостью около 25 долларов США, используя стандартное аппаратное обеспечение. Авторы утверждали, что эта атака по стороннему каналу позволяет клонировать карты примерно за 100 мс. Кроме того, авторы статьи включили принципиальные схемы аппаратного обеспечения для своего оригинального устройства клонирования и впоследствии сделали соответствующее программное обеспечение, прошивку и улучшенные схемы аппаратного обеспечения общедоступными на GitHub. В октябре 2011 года Дэвид Освальд и Кристоф Паар из Университета Рура в Бохуме, Германия, подробно описали, как им удалось провести успешную атаку по стороннему каналу на карту, используя оборудование, которое можно собрать примерно за 3000 долларов. В докладе под названием "Breaking MIFARE DESFire MF3ICD40: Power Analysis and Templates in the Real World" говорится, что системные интеграторы должны быть осведомлены о новых рисках безопасности, возникающих в результате представленных атак, и больше не могут полагаться на математическую стойкость используемого шифра 3DES. Следовательно, для предотвращения, например, манипулирования или клонирования смарт-карт, используемых в платежных или системах контроля доступа, необходимо принять соответствующие меры: с одной стороны, многоуровневые меры защиты на серверной стороне позволяют минимизировать угрозу, даже если базовая RFID-платформа является небезопасной. В заявлении NXP говорится, что атаку будет сложно повторить, и что они уже планировали прекратить производство продукта в конце 2011 года. NXP также заявила: "Кроме того, влияние успешной атаки зависит от сквозного проектирования безопасности каждой отдельной инфраструктуры и от того, используются ли диверсифицированные ключи, рекомендованные NXP. В этом случае украденную или потерянную карту можно отключить, просто обнаружив мошенничество и внеся карту в черный список, однако эта операция предполагает, что оператор располагает такими механизмами. Это еще больше затруднит повторение атаки в коммерческих целях".
MIFARE Ультралегкий
В сентябре 2012 года консалтинговая компания Intrepidus продемонстрировала на мероприятии EU SecWest в Амстердаме, что проездными картами MIFARE Ultralight, используемыми в транспортных системах Нью-Джерси и Сан-Франциско, можно манипулировать с помощью Android-приложения, позволяя пассажирам обнулять баланс карты и ездить бесплатно. Демонстрация, получившая название "NFC для бесплатных поездок и номеров (на вашем телефоне)", показала, что атака направлена не на сам чип, а на перезапись незащищенного регистра на карте. Это позволяет злоумышленникам изменять значение баланса и представлять карту как действительную. Проблему можно решить, храня копию регистра в онлайн-базе данных для анализа значений и выявления подозрительных карт. В ответ NXP заявила, что в 2008 году они представили MIFARE Ultralight C с 3DES-защитой, а в ноябре 2012 года – MIFARE Ultralight EV1 с тремя счетчиками только с функцией уменьшения, чтобы предотвратить подобные атаки перезаписи.
Рассмотрение интеграции систем
Для систем, основанных на бесконтактных смарт-картах (например, в общественном транспорте), безопасность от мошенничества зависит от множества компонентов, и карта – лишь один из них. Как правило, чтобы минимизировать затраты, системные интеграторы выбирают относительно недорогую карту, такую как MIFARE Classic, и сосредотачивают усилия по обеспечению безопасности в серверной части системы. Затем применяются дополнительное шифрование на карте, счетчики транзакций и другие криптографические методы, чтобы сделать клонированные карты бесполезными или, по крайней мере, позволить серверной части системы обнаружить мошенническую карту и внести её в чёрный список. Системы, работающие только с онлайн-считывателями (то есть со считывателями, имеющими постоянное соединение с серверной частью системы), защитить проще, чем системы, использующие также офлайн-считыватели, поскольку для последних невозможна проверка в реальном времени и чёрные списки нельзя обновлять так часто.
Сертификация
Еще один аспект предотвращения мошенничества и гарантии совместимости – получение сертификации, разработанной в 1998 году для обеспечения совместимости нескольких сертифицированных карт на основе MIFARE с различными считывателями. Основное внимание при этой сертификации уделялось бесконтактной связи беспроводного интерфейса, а также правильной реализации всех команд карт на основе MIFARE. Процесс сертификации был разработан и проведен австрийской лабораторией Arsenal Research. В настоящее время независимые испытательные лаборатории, такие как Arsenal Testhouse, UL и LSI TEC, проводят сертификационные испытания и публикуют информацию о сертифицированных продуктах в онлайн-базе данных.
Транспортировка
Название карты Тип местности Детали карты SUBE Аргентина (Буэнос-Айрес) MIFARE Classic 1K Используется для общественного транспорта, такого как метро, поезда и автобусы Tarjeta Sin Contacto MOVI Аргентина (Росарио) MIFARE DESFire EV1 SAM V2 Средство оплаты городского транспорта и с 2015 года – оплата общественных велосипедов и парковочных автоматов. Adelaide Metro metroCard Австралия (Аделаида) MIFARE DESFire EV1 Сеть Adelaide Metro (автобусы, поезда и трамваи) Baku metrocard Азербайджан (Баку) MIFARE Classic 1K, MIFARE Plus S 1K Для использования в поездках на метро в Бакинском метрополитене. M Card Канада (Сент-Джонс) MIFARE Classic 1K Используется в системе Metrobus. Compass Card Канада (Метро Ванкувер) MIFARE DESFire EV1 4K, MIFARE Ultralight (одноразовое использование) Используется для общественного транспорта (TransLink). Возвратный депозит 6 долларов. Tarjeta Metroval Чили (Вальпараисо) MIFARE Classic 1K Valparaíso Metro использует эту карту как уникальный способ оплаты. Tarjeta Bip! Чили (Сантьяго-де-Чили) MIFARE Classic 1K и 4K (при использовании банковского bip или университетского bip) Metro de Santiago, Transantiago In Karta Чехия (по всей стране) MIFARE DESFire, MIFARE DESFire EV1, Используется для проезда на поездах, предназначена для регулярных пользователей поездов. Использование карты дает скидку 25% на тарифы. Hradecká karta Чехия (Градец-Кралове) MIFARE Classic 4K Карта выпускается компанией DPMHK a. s. (транспортная компания Градец-Кралове), больше не совместима с Pardubická karta. Matkakortti Финляндия (Хельсинки) MIFARE DESFire Может использоваться со всеми видами общественного транспорта в Хельсинкском столичном регионе. Metromoney Грузия (Тбилиси) MIFARE Classic 1K Используется в муниципальном транспорте (метро, автобус) и при поездке по канатной дороге Рике Нарикала. Delhi Metro Rail Corporation Индия MIFARE Ultralight Используется в системе метрополитена и для оплаты проезда в автобусах DTC и кластерных автобусах. Namma Metro Smart Card Индия (Бангалор) MIFARE DESFire EV1 Можно использовать для проезда в Namma Metro в Бангалоре. TFI Leap Card Ирландия (Дублин) MIFARE DESFire EV1 заменяет отдельные смарт-карты Luas, Dart и Dublin Bus. AltoAdige/Südtirol Pass Италия (Трентино-Альто-Адидже/Южный Тироль) MIFARE DESFire EV1 Сеть Южного Тироля (автобусы, поезда и канатные дороги). Tallinja Card Мальта MIFARE Plus X 2K Используется Malta Public Transport (автобусами); https://www.publictransport.com.mt/en/tallinja-card AT HOP card Новая Зеландия (Окленд) MIFARE DESFire EV1 Введена как региональная интегрированная билетная карта. Предыдущая брендированная карта HOP, также известная как "Snapper/HOP", использовала стандарт JCOP и была постепенно выведена из обращения в Окленде в 2013 году. SmartTech Production Гонконг MIFARE Золотой партнер TransCard Словакия MIFARE DESFire EV1 Используется практически всеми системами общественного транспорта в Словакии. В большинстве случаев называется BČK – Bezkontaktná čipová karta (бесконтактная смарт-карта). Управляется Zväz autobusovej dopravy (Ассоциация автобусных перевозок) как Slovenský dopravný pas (Словацкий транспортный пропуск). Urbana Словения (Любляна) MIFARE DESFire EV1 Используется автобусами, парковочными местами, библиотеками, музеями, фуникулером Люблянского замка, спортивными институтами и культурными мероприятиями. T mobilitat Испания (Барселона) MIFARE DESFire Метро, поезда и автобусы, совместима с прокатом велосипедов Bicing и парковками. Resekortet Швеция MIFARE Classic 1K Билет для проезда на автобусах и поездах. EasyCard Тайвань MIFARE Classic, MIFARE Plus Oyster card Соединенное Королевство (Лондон) MIFARE DESFire EV1 Переход с MIFARE Classic на MIFARE DESFire EV1 в 2011 году. Transit Access Pass Соединенные Штаты (Лос-Анджелес, Калифорния) MIFARE Classic 1K / MIFARE Plus Используется в качестве электронного билета для большинства видов общественного транспорта в округе Лос-Анджелес. Hop Fastpass Соединенные Штаты (Портленд, Орегон) MIFARE DESFire EV1 256B Breeze Card Соединенные Штаты (Метрополитенская область Атланты, Джорджия) MIFARE DESFire EV1, MIFARE Ultralight (Breeze Ticket) Используется в транспорте в районе Большой Атланты на системах, таких как MARTA, CobbLinc, Ride Gwinnett и региональных автобусах GRTA Xpress. Clipper Card Соединенные Штаты (район залива Сан-Франциско, Калифорния) MIFARE DESFire EV1 4K Заменяет TransLink, которая использовала карту Motorola. Talon Card Соединенные Штаты (Университет Kennesaw State) MIFARE Classic 4K Используется для доступа в помещения и оплаты на территории кампуса. SmarTrip Соединенные Штаты (Вашингтонская столичная область, Вашингтон, округ Колумбия) MIFARE Plus X 2K Используется в системе Washington Metropolitan Area Transit Authority и соседних транспортных системах; принимается в системах Балтимора, штат Мэриленд. Metrorrey Мексика (Монтеррей) MIFARE Classic 1K Используется в общественном транспорте, таком как метро, метробус и новое поколение городских автобусов Muevo Leon. Beep (умная карта) Филиппины (Метро Манила) MIFARE Classic, MIFARE DESFire EV1 Используется на линии LRT 1 (Метро Манила), LRT 2, MRT 3 (Метро Манила), BGC Bus.