Mifare 1卡（M1卡、IC卡）读写操作及工作原理整理
一、IC卡分类概述
IC（Integrated Circuit Card）卡，也称为智能卡、智慧卡、微芯片卡等。IC卡按读写通讯方式分为接触式、非接触式和双界面卡（即同时具备接触式和非接触式通讯接口）。IC卡因为其固有的信息安全、方便携带、比较完善的标准化等优点，广泛应用于身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域。例如二代身份证、银行电子钱包、电话卡、公交卡、停车卡等等。
按结构分类： 存储器卡：普通串行EEPROM存储器，存储方便，信息简单，不具备信息加密。 逻辑加密卡：存储区外增加了逻辑控制，访问前必须核对密码。 CPU逻辑卡：内嵌一颗特殊的单片机，除了内部带有控制器、存储器、时序控制逻辑等，还带有算法单元和操作系统。
接触式IC卡芯片： SLE4442、SLE4428、国产4442、国产4428，Atmel24C01/16/64，CPU，SIM，AT102、AT1604、AT1608，AT24xx、AT45041等 非接触式IC卡芯片： S50，S70，UL，TypeA CPU，TypeB CPU等
二、Mifare 1卡概述 Mifare 1卡是属于非接触式逻辑加密卡。MIFARE MF1是符合ISO/IEC 14443A的非接触智能卡。其通讯层（MIFARE RF 接口）符合ISO/IEC 14443A标准的第2和第3部分。其安全层支持域检验的CRYPTO1数据流加密。
非接触能源和数据传递 在MIFARE卡中，芯片连接到一个几匝的天线线圈上，并嵌入塑料中，形成了一个无源的非接触卡。不需要电池。当卡接近读写器天线时，高速的RF通讯接口将以106 kBit/s 的速率传输数据。防冲突 智能的防冲突功能可以同时操作读写范围内的多张卡。防冲突算法逐一选定每张卡，保证与选定的卡执行交易，不会导致与读写范围内其他卡的数据冲突。用户便捷性 MIFARE是针对用户便捷性优化的。例如，高速数据传输使得完整的票务交易在不到100 ms内处理完毕。因此用户不必在读写器天线处停留，形成高的通过率，减少了公共汽车的登车时间。在交易时，MIFARE卡可以留在钱包里，甚至钱包里有硬币也不受影响。安全 安全的重点是防欺诈。相互随机数和应答认证、数据加密和报文鉴别检查和，防止各种破解和篡改，使其更适于票务应用。不可更改的序列号，保证了每张卡的唯一性。多应用功能 MIFARE提供了可以与CPU卡媲美的真正多应用功能。每区两个不同的密钥支持采用分级密钥的系统。三、特性
MIFARE RF 接口 (ISO/IEC 14443 A) · 非接触数据传输并提供能源（不需电池） · 工作距离：可达100mm （取决于天线尺寸结构） · 工作频率：13.56 MHz · 快速数据传输：106 kbit/s · 高度数据完整性保护：16 Bit CRC，奇偶校验，位编码，位计数 · 真正的防冲突 · 典型票务交易： < 100 ms （包括备份管理）EEPROM · 1 Kbyte，分为16个区，每区4个块，每块16字节。 · 用户可定义内存块的读写条件 · 数据耐久性10年 · 写入耐久性100.000次安全性 · 相互三轮认证（ISO/IEC DIS9798-2） · 带重现攻击保护的射频通道数据加密 · 每区（每应用）两个密钥，支持密钥分级的多应用场合 · 每卡一个唯一序列号 · 在运输过程中以传输密钥保护对EEPROM的访问权四、功能说明
1. 方框图说明 MF1 S50集成电路芯片内含1 Kbyte EEPROM、RF接口和数字控制单元。能量和数据通过天线传输，卡中天线为几匝线圈，直接连接到芯片上。不再需要额外的组件。 · RF接口：调制解调器、检波器、时钟发生器、上电复位、稳压器 · 防冲突：读写范围内的几张卡可以逐一选定和操作。 · 认证：在所有存储器操作之前进行认证过程，以保证必须通过各块指定的密钥才能访问该块。 · 控制和算术逻辑单元：数值以特定的冗余格式存储，可以增减。 · EEPROM接口 · 加密单元：域验证的CRYPTO1 数据流加密，保证数据交换的安全。 · EEPROM: 1 Kbyte，分16区，每区4块。每一块有16字节。每区的最后一块称作“尾块”，含有两个密钥和本区各块的读写条件。
2. 通讯原理 命令由读写器发出，根据相应区读写条件受数字控制单元的控制。 2.1 呼叫（REQUEST STANDARD / ALL） 卡上电复位后，通过发送request应答码（ATQA 符合ISO/IEC 14443A），能够回应读写器向天线范围内所有卡发出的request 命令。
2.2 防冲突循环（ANTICOLLISION LOOP） 在防冲突循环中，读回一张卡的序列号。如果在读写器的工作范围内有几张卡，它们可以通过唯一序列号区分开来，并可选定以进行下一步交易。未被选定的卡转入待命状态，等候新的request命令。
2.3 选卡（SELECT CARD） 读写器通过select card命令选定一张卡以进行认证和存储器相关操作。该卡返回选定应答码（ATS= 08h），明确所选卡的卡型。
2.4 三轮认证（3 PASS AUTHENTICATION） 选卡后，读写器指定后续读写的存储器位置，并用相应密钥进行三轮认证。认证成功后，所有的存储器操作都是加密的。
2.5 存储器操作 认证后可执行下列操作： · 读数据块 · 写数据块 · 减值：减少数据块内的数值，并将结果保存在临时内部数据寄存器中。 · 加值：增加数据块内的数值，并将结果保存在数据寄存器中。 · 恢复：将数据块内容移入数据寄存器。 · 转存：将临时内部数据寄存器的内容写入数值块。
3. 数据完整性 在读写器和卡之间的非接触通讯