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復旦微電子CPU卡髮卡流程

阿新 • • 發佈：2019-01-08

前言

近段時間一直在做CPU卡相關的應用，也知道簡單的去操作CPU卡相關資料，但是並沒有真正深入去了解CPU卡相關的東西；近期蒐集了部分資料，並仔細閱讀了pboc3.0規範

及復旦FM1208技術手冊等相關文件，並在淘寶上淘了幾張復旦的白卡，花了整整一週的時間，終於自己發了幾張測試卡併成功進行了充值和消費操作，因此，分享一下研究的結果同時也算是做筆記了，便於日後檢視及回顧。

指令列表

FMCOS指令列表見下圖：

髮卡

簡單粗暴，直接上具體的髮卡流程，因為具體的CPU卡相關的理論在理解上還是需要一段時間，不是我這裡一兩句話就能解釋的清楚；根據個人的切身感受，最開始研究（入門）的時候更多的時候是需要知道到底該怎麼做，然後回過頭去看理論理解起來更快，因此這裡直接上乾貨；想要更多的瞭解理論可以直接百度《PBOC3.0規範》看文件去。
髮卡大的操作分為以下幾個步驟：

  1. 傳輸認證（外部認證）
  2. 卡片擦除
  3. 目錄檔案及使用者金鑰的建立及寫入
  4. 資料（二進位制資料，記錄資料）的寫入

對於傳輸通道的認證，個人覺得最通俗的理解就是獲取讀寫許可權，允許對裡面的資訊進行增刪改的操作；預設的傳輸金鑰為8個位元組的0xFF，即：FFFFFFFFFFFFFFFF

  • 卡片上電覆位
    個人前端是使用的手機NFC進行卡片操作，因此將卡片貼到手機NFC感應區域即已經上電覆位，建立卡片連線之後即可進行下一步的操作。
  • 獲取隨機數
    傳送指令：0084000008（得到8個位元組的隨機數）
    指令回覆：53fd1f262ec4e6e29000（得到隨機數：53fd1f262ec4e6e2）
    指令說明：00（CLA）84（INS）00（P1）00（P2）08（Le）
  • 對隨機數進行DES加密
    加密資料：53fd1f262ec4e6e2
    加密金鑰：FFFFFFFFFFFFFFFF（外部認證金鑰）
    處理結果：A0DBBFC1192FF24A

  • 傳輸認證（外部認證）
    傳送指令：0082000008A0DBBFC1192FF24A（Data部分為前一步的DES處理的結果）
    指令回覆：9000（認證成功）
    指令說明：00（CLA）82（INS）00（P1）00（P2外部認證金鑰標識00/01）08（Lc）A0DBBFC1192FF24A（Data 8個位元組加密後的隨機數）
    可能存在的錯誤回覆：

    • 6188
      認證金鑰不存在，可能是已經做了傳輸認證並已經擦除的卡片，可以直接嘗試一下擦除卡片看是否成功，如果成功，即可做後續的動作。
    • 63Cx
      認證失敗，x為允許再次嘗試的次數；出現此錯誤原因可能有2個，一個是金鑰錯誤；另一個是DES加密出現錯誤；

    外部認證方式不同的廠商的卡認證方式可能會存在區別，比如在淘寶淘卡的時候會明確的說他這種卡的認證方式。

卡片擦除

擦除卡片裡面的所有資料，擦除成功之後，卡片即成為一張空白卡片

傳送指令：800E000000
指令回覆：9000（擦除成功）
指令說明：80（CLA）0E（INS）00（P1）00（P2）00（Lc）

目錄檔案及使用者金鑰的建立及寫入

這裡主要包含了主檔案的建立，金鑰檔案建立，二進位制檔案、記錄檔案的建立以及使用者金鑰的寫入

命令報文資料域

  • 目錄檔案DF（包含MF）

    檔案型別 檔案空間 建立許可權 擦除許可權 應用檔案ID 保留字 DF名稱
    38 2位元組 1位元組 1位元組 XX FFFF 5-16位元組

  • 基本檔案EF

    命令報文資料域
    檔案型別 BYTE1 BYTE2-3 BYTE4 BYTE5 BYTE6 BYTE7
    二進位制檔案 28 檔案空間 讀許可權 寫許可權 FF 見說明
    定長記錄檔案 2A 檔案空間 讀許可權 寫許可權 FF 見說明
    迴圈檔案 2E 檔案空間 讀許可權 寫許可權 FF 見說明
    PBOC ED/EP 2F 02 08 使用許可權 保留（00） FF 交易明細檔案短標識
    變長記錄檔案 2C 檔案空間 讀許可權 寫全選 FF 見說明
    金鑰檔案 3F 檔案空間 DF檔案短識別符號 中間許可權 FF FF

    • 如果希望使用明文 MAC 寫 BYTE1 最高位需置 1 （“ 28 ”變為“ A8 ”）
      如果希望使用加密寫，則BYTE1次的最高位置1（“28”變成“68”）

    • 基本檔案 EF （金鑰檔案、 PBOC ED/EP 檔案除外）的保留字的最後一個位元組定義如下：（設該位元組的為定義為 b8 ～ b1 ）

      b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 含義
      1 - - - - - - - 檔案不支援帶線路保護讀
      0 - - - - - - - 檔案必須使用線路保護讀
      - 1 1 1 - - - - 保留為1
      - - - - 1 1 - - 讀操作時使用的金鑰標識 標識為00的金鑰
      - - - - 1 0 - - 標識為01的金鑰
      - - - - 0 1 - - 標識為02的金鑰
      - - - - 0 0 - - 標識為03的金鑰
      - - - - - - 1 1 寫操作時使用的金鑰標識 標識為00的金鑰
      - - - - - - 1 0 標識為01的金鑰
      - - - - - - 0 1 標識為02的金鑰
      - - - - - - 0 0 標識為03的金鑰

    • 對於記錄檔案（包括定長檔案、錢包檔案、迴圈檔案），檔案空間的第一個位元組為記錄的總個數，第二個位元組為記錄的長度：物理空間總數（個數*（記錄長度+1）+8）。

    • 對於對於金鑰檔案所謂的DF短檔案識別符號，說明如下：當高三位為000時為DDF，當高三位是100時是ADF短檔案標識號。

    • 對於 PBOC ED/EP 中所謂的 TAC 金鑰標識是指該 ED/EP 在計算 TAC 時使用到的金鑰型別為‘ 34 ’金鑰的標識；所謂交易明細檔案是指 ED/EP 在記錄交易明細時用到的短檔案識別符號。

    • 所有檔案建立之後不能自動被選擇。

  • 金鑰型別

    型別 意義
    34 內部金鑰
    36 檔案線路保護金鑰
    38 重灌口令金鑰的金鑰
    39 外部認證金鑰
    3A 口令金鑰
    3B 解鎖口令金鑰
    3C 修改透支限額
    3D 圈提
    3E 消費
    3F 圈存金鑰

指令集列表

800E000000
80E03F000D38FFFFF0F001FFFFFFFFFFFFFF
80E00000073F005001F0FFFF
80D401000D36F0F0FF33FFFFFFFFFFFFFFFF
80D401001539F0F0AA33FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
80E00001072A0213F000FFFF
80E0000507A80030F0F0FFFF
00E200081361114F09A00000000386980701500450424F43
80E03F011138036FF0F095FFFFA00000000386980701
00A4040009A00000000386980701
80E00000073F018F95F0FFFF
80D401001534F002000134343434343434343434343434343434
80D401001536F002FF3336363636363636363636363636363636
80D401001537F002FF3337373737373737373737373737373737
80D401001538F002FF3338383838383838383838383838383838
80D401001539F002443339393939393939393939393939393939
80D40101153EF00200013E013E013E013E013E013E013E013E01
80D40102153EF00200013E023E023E023E023E023E023E023E02
80D40101153FF00200013F013F013F013F013F013F013F013F01
80D40102153FF00200013F023F023F023F023F023F023F023F02
80D40101153DF00201003D013D013D013D013D013D013D013D01
80D40102153DF00201003D023D023D023D023D023D023D023D02
80D40101153CF00201003C013C013C013C013C013C013C013C01
80D40102153CF00201003C023C023C023C023C023C023C023C02
80D401000D3AF0EF013312345FFFFFFFFFFF
80E0001507A8001EF0F0FFFF
80E0001607A80027F0F0FFFF
80E00017072805DCF0F0FFFF
80E00018072E0A17F0EFFFFF
80E00001072F0208F100FF18
80E00002072F0208F000FF18

指令集說明

  • MF檔案的建立
    傳送指令：80E03F000D38FFFFF0F001FFFFFFFFFFFFFF
    指令回覆：9000（檔案建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）3F00（P1 P2 檔案標識）0D（Lc）38（檔案型別）FFFF（檔案空間）F0（建立許可權）F0（擦除許可權）01（應用檔案ID）FFFF（保留字）FFFFFFFFFF（DF名稱）
  • 建立金鑰檔案
    傳送指令：80E00000073F005001F0FFFF
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0000（P1P2檔案標識）07（Lc）3F（檔案型別）0050（檔案空間）01（DF檔案短識別符號）F0（增加許可權）FF（預設）FF（預設）
  • 新增線路保護金鑰
    傳送指令：80D401000D36F0F0FF33FFFFFFFFFFFFFFFF
    指令回覆：9000（成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）0D（Lc）36（金鑰標識）F0（使用權）F0（更改權）FF（預設）33（錯誤計數器）FFFFFFFFFFFFFFFF（金鑰）
  • 新增外部認證金鑰
    傳送指令：80D401001539F0F0AA33FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
    指令回覆：9000（成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）39（金鑰標識）F0（使用權）F0（更改權）AA（後續狀態）33（錯誤計數器）FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF（金鑰）
  • 建立定長檔案
    傳送指令：80E00001072A0213F000FFFF
    指令回覆：9000（成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0001（P1P2檔案標識）07（Lc）2A（定長檔案）0213（檔案空間）F0（讀許可權）00（寫許可權)FF（預設）FF（預設）
  • 建立05檔案
    傳送指令：80E0000507A80030F0F0FFFF
    指令回覆：9000（成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0005（P1P2檔案標識）07（Lc）A8（二進位制檔案28–>A8）0030（檔案空間）F0（讀許可權）F0（寫許可權）FF（預設）FF（預設）
    注：28–>A8 28=00101000 高位變1即：10101000=A8（明文+MAC校驗）
  • 新增檔案記錄
    傳送指令：00E200081361114F09A00000000386980701500450424F43
    指令回覆：9000（新增成功）
  • 建立EF（基本檔案）
    傳送指令：80E03F011138036FF0F095FFFFA00000000386980701
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）3F01（P1 P2檔案標識）11（Lc）38（檔案型別(目錄檔案)）036F（檔案空間）F0（建立許可權）F0（擦除許可權）95（應用檔案標識）FFFF（保留欄位）A00000000386980701（DF名稱 AID）
  • 選擇EF
    傳送指令：00A4040009A00000000386980701
    指令回覆：6f0b8409a000000003869807019000（成功選中）
    指令說明：00（CLA）A4（INS）04（P1）00（P2）09（Lc）A00000000386980701（Data AID）
    回覆說明：6f（檔案控制資訊板塊的記錄標識）0b（長度）84（DF名稱的記錄標識）09（DF名稱記錄資料長度）a00000000386980701（ADF的名稱）9000（SW1 SW2）
  • 建立金鑰檔案
    傳送指令：80E00000073F018F95F0FFFF
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0000（P1P2 檔案標識）07（Lc）3F（檔案型別）018F（檔案控制元件）95（DF檔案短識別符號）F0（增加許可權）FF（預設）FF（預設）
  • 新增內部金鑰
    傳送指令：80D401001534F002000134343434343434343434343434343434
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）34（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）00（金鑰版本號）01（演算法標識）34343434343434343434343434343434（金鑰）
  • 新增線路保護金鑰（這裡的線路金鑰和前面那個所保護的檔案不同）
    傳送指令：80D401001536F002FF3336363636363636363636363636363636
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）36（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）FF（預設FF）33（錯誤計數器）36363636363636363636363636363636（金鑰）
  • 新增口令解鎖金鑰
    傳送指令：80D401001537F002FF3337373737373737373737373737373737
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）37（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）FF（預設FF）33（錯誤計數器）37373737373737373737373737373737（金鑰）
  • 新增口令重灌金鑰
    傳送指令：80D401001538F002FF3338383838383838383838383838383838
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）38（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）FF（預設FF）33（錯誤計數器）38383838383838383838383838383838（金鑰）
  • 外部認證金鑰
    傳送指令：80D401001539F002443339393939393939393939393939393939
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）15（Lc）39（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）44（後續狀態）33（錯誤計數器）39393939393939393939393939393939（金鑰）
  • 消費金鑰01
    傳送指令：80D40101153EF00200013E013E013E013E013E013E013E013E01
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3E（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）00（金鑰版本號）01（演算法標識）3E013E013E013E013E013E013E013E01（金鑰）
  • 消費金鑰02
    傳送指令：80D40102153EF00200013E023E023E023E023E023E023E023E02
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）02（P2）15（Lc）3E（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）00（金鑰版本號）01（演算法標識）3E023E023E023E023E023E023E023E02（金鑰）
  • 圈存金鑰01
    傳送指令：80D40101153FF00200013F013F013F013F013F013F013F013F01
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3F（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）00（金鑰版本號）01（演算法標識）3F013F013F013F013F013F013F013F01（金鑰）
  • 圈存金鑰02
    傳送指令：80D40102153FF00200013F023F023F023F023F023F023F023F02
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3F（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）00（金鑰版本號）01（演算法標識）3F023F023F023F023F023F023F023F02（金鑰）
  • 圈提金鑰01
    傳送指令：80D40101153DF00201003D013D013D013D013D013D013D013D01
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3D（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）01（金鑰版本號）00（演算法標識）3D013D013D013D013D013D013D013D01（金鑰）
  • 圈提金鑰02
    傳送指令：80D40102153DF00201003D023D023D023D023D023D023D023D02
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3D（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）01（金鑰版本號）00（演算法標識）3D023D023D023D023D023D023D023D02（金鑰）
  • 新增修改透支限額金鑰01
    傳送指令：80D40101153CF00201003C013C013C013C013C013C013C013C01
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3C（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）01（金鑰版本號）00（演算法標識）3C013C013C013C013C013C013C013C01（金鑰）
  • 新增修改透支限額金鑰02
    傳送指令：80D40102153CF00201003C023C023C023C023C023C023C023C02
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）01（P2）15（Lc）3C（金鑰標識）F0（使用權）02（更改權）01（金鑰版本號）00（演算法標識）3C023C023C023C023C023C023C023C02（金鑰）
  • 新增口令(PIN)
    傳送指令：80D401000D3AF0EF013312345FFFFFFFFFFF
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：80（CLA）D4（INS）01（P1）00（P2）0D（Lc）3A（口令金鑰）F0（使用權）EF（預設EF）01（後續狀態）33（錯誤計數器）12345FFFFFFFFFFF（口令）
  • 建立15號檔案（二進位制檔案）
    傳送指令：80E0001507A8001EF0F0FFFF
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0015（P1 P2 檔案標識）07（Lc）A8（明文MAC 28(二進位制檔案高位變1)–>A8）001E（檔案空間）F0（讀許可權）F0（增加許可權）FF（預設FF）FF（預設FF）
    注：28–>A8 28=00101000 高位變1即：10101000=A8（明文+MAC校驗）
  • 建立17號檔案（二進位制檔案）
    傳送指令：80E00017072805DCF0F0FFFF
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0017（P1 P2 檔案標識）07（Lc）28（二進位制檔案）05DC（檔案空間）F0（讀許可權）F0（新增許可權）FF（預設FF）FF（預設FF）
  • 建立18號檔案（迴圈檔案）
    傳送指令：80E00018072E0A17F0EFFFFF
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0018（P1 P2 檔案標識）07（Lc）2E（迴圈檔案）0A17（檔案空間）F0（讀許可權）EF（增加許可權）FF（預設FF）FF（預設FF）
  • 建立錢包檔案(電子存摺)
    傳送指令：80E00001072F0208F100FF18
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0001（P1 P2 檔案標識）07（Lc）2F（PBOC ED/EP）0208（預設0208）F1（使用權）00（保留00）FF（預設FF）18（交易明細檔案短標識）
  • 建立錢包檔案(電子錢包)
    傳送指令：80E00002072F0208F000FF18
    指令回覆：9000（建立成功）
    指令說明：80（CLA）E0（INS）0002（P1 P2 檔案標識）07（Lc）2F（PBOC ED/EP）0208（預設0208）F0（使用權）00（保留00）FF（預設FF）18（交易明細檔案短標識）

資料（二進位制資料，記錄資料）的寫入

MF下05檔案寫入

  • 選擇MF
    傳送指令：00A40000023F00
    指令回覆：6f15840e315041592e5359532e4444463031a5038801019000
  • 取隨機數
    傳送指令：0084000004
    指令回覆：88bbe4e39000
  • 通過寫入資料計算MAC
    計算MAC方式可以通過百度搜索PBOC MAC計算工具
    資料來源：04D6850034000122000001FFFF22000000000000060001201610280000000000010001000000000000000000000000000020501231
    初始向量：88bbe4e300000000（隨機數+00000000）
    金鑰：FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF（各自檔案下的線路保護金鑰）
    計算結果：AE8D8774
    傳送指令：04D6850034000122000001FFFF22000000000000060001201610280000000000010001000000000000000000000000000020501231AE8D8774（指令+MAC）
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：04（CLA）D6（INS）85（檔案標識）00（寫入資料偏移量）34（Lc Data+MAC）000122000001FFFF22000000000000060001201610280000000000010001000000000000000000000000000020501231（Data 根據情況寫入，可以隨意定義）AE8D8774（MAC）
    MAC計算如下圖：

EF下15檔案寫入

  • 選擇MF
    傳送指令：00A40000023F00
    指令回覆：6f15840e315041592e5359532e4444463031a5038801019000
  • 選擇EF
    傳送指令：00A4040009A00000000386980701
    指令回覆：6f328409a00000000386980701a5259f0801029f0c1e0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000009000
  • 取隨機數
    傳送指令：0084000004
    指令回覆：a3bbcfc89000
  • 通過寫入資料計算MAC
    計算MAC方式可以通過百度搜索PBOC MAC計算工具
    資料來源：04D6950022000122000001FFFF01010000220000000000000620160101205012310000
    初始向量：a3bbcfc800000000（隨機數+00000000）
    金鑰：36363636363636363636363636363636（各自檔案下的線路保護金鑰）
    計算結果：96E32EF1
    傳送指令：04D6950022000122000001FFFF0101000022000000000000062016010120501231000096E32EF1（指令+MAC）
    指令回覆：9000（新增成功）
    指令說明：04（CLA）D6（INS）95（檔案標識）00（寫入資料偏移量）22（Lc Date+Mac）000122000001FFFF01010000220000000000000620160101205012310000（Data 根據情況寫入，可以隨意定義）96E32EF1（MAC）
    MAC計算如下圖：

到此，一張能正常充值和消費的CPU已經發完。

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