1 特性
1.1 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）
1.2 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
1.3 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
2 概述
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。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 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。
3 功能说明
3.1 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。
3.2 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。
1.1.1 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。
1.1.2 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。
1.1.3 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。
1.1.4 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。
1.1.5 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。
3.3 数据完整性
在读写器和卡之间的非接触通讯链接中实施下列机制，以保证数据传输的可靠性：
• 每块 16 bit CRC
• 每字节的奇偶位
• 位计数检查
• 位编码，以区分”1”、 ”0”和无信息。
• 通道监控（协议序列和位流分析）
3.4 安全
采用符合 ISO 9798-2 的三轮认证，以保证高度的安全性。
3.4.1 三轮认证流程
a) 读写器指定要访问的区，并选择密钥A 或 B。
b) 卡从位块读区密钥和访问条件。然后，卡向读写器发送随机数。（第一轮）
c) 读写器利用密钥和随机数计算回应值。回应值连同读写器的随机数，发送给卡（第二轮）。
d) 卡通过与自己的随机数比较，验证读写器的回应值，再计算回应值并发送（第三轮）。
e) 读写器通过比较，验证卡的回应值。
在第一个随机数传送之后，卡与读写器之间的通讯都是加密的。
3.5 RF 接口
RF 接口符合非接触智能卡标准ISO/IEC 14443A。
读写器的载波电磁场始终存在（发送中有短暂中断），因为它用作卡的电源。对于两个方向的数据通讯，每个数据帧都只有一个起始位。所传送的每个字节末尾都有一个奇偶校验位（奇校验）。选定块最低地址字节的最低位首先传送。最大帧长为 163 bit（16 数据字节
+ 2 个 CRC 字节 = 16 * 9 + 2 * 9 + 1 起始位）。
3.6 存储器组织
1024 x 8 bit EEPROM 存储器分为 16 区，每区 4 块，每块 16 字节。
在擦处后的状态下，EEPROM 的单元读为逻辑“0”，写后的状态下读为“1”。
3.3.1 厂商代码块
这是第 1 区的第 1 块（块 0）。它含有集成电路制造商数据。出于安全和系统需求，此块是制造商在生产过程中编程后写保护的。
3.62
3.3.1 数据块
各区均有 3 个 16 字节的块用于存储数据（区0 只有两个数据块以及一个只读的厂商代码块）。
数据块可以通过读写控制位设置为：
• 读写块，例如用于非接触门禁管理
• 数值块，例如用于电子钱包，另有可直接控制存储值的命令，如增值、减值。在任何存储器操作之前必须执行认证命令。
3.6.2.1 数值块
数值块具有电子钱包功能（有效命令：read, write, increment,decrement, restore, transfer）。
数值块有固定的数据格式，以便于错误检测、纠错和备份管理。
