一、标准
引言：最近在玩NFC卡片，结果发现这块的内容极其不成体系，故写下此文章整理相关的知识，先从这类技术基于的行业技术标准出发了解，在到现实基于这些标准实现的具体产物这样的话认知逻辑比较清晰
图：各自各样卡的OSI信息
（1）ISO/IEC 14443 标准
1）ISO/IEC 14443 Type A
- 工作频率：13.56 MHz
- 通信速率：106 kbit/s（初始化）和212 kbit/s（数据传输）
- 初始化过程：使用ASK调制，随后切换到曼彻斯特编码
- 应用：主要用于公共交通卡、门禁卡、电子钱包等
- 示例：MIFARE Classic、MIFARE DESFire、MIFARE Plus等
2）ISO/IEC 14443 Type B
- 工作频率：13.56 MHz
- 通信速率：106 kbit/s
- 初始化过程：使用BPSK或NRZ编码
- 应用：主要用于智能卡、门禁系统、身份验证等
- 示例：Felica、MIFARE ProX等
（2）ISO/IEC 18092 标准
（3）ISO/IEC 15693 标准
（4）NFCIP-1 标准
（5）MIFARE 标准
二、协议
（1）NDEF协议
1、NEDF概述
NFC Data Exchange Format，实现一个NFC设备间通信的数据格式，通过二进制封装消息的数据格式。
2、NDEF组成和NDEF记录
NDEF由一系列的Record组成
NDEF Record记录
(从左往右，7代表第0位)
第一个字节是一些标志位，具体规则可以看后续[Record第一个字节的规范含义]介绍
第二个字节是TYPE LENGTH，表示Type的长度
第三个字节是PAYLOAD LENGTH 表示 payload的长度，如果SR为0，则PAYLOAD 长度占4个字节否则占1个字节
紧跟着的就是ID 长度
再后面就是可变长度内容了
Record第一个字节的规范含义
如果SR为1的话，说明是短记录，Payload length占1byte,否则占4byte
后三位TNF的类型，具体含义如下
（2）RTD协议
1、RTD概述
NFC Record Type Definition NFC记录类型的定义
常见的几种类型如下，Android开发通过代码也能够查看到所有具体的类型
2、RTD-TEXT
如果判断出TYPE是TEXT类型的，后续内容就按照以下格式解析
我们可以看到，第一个表中第一个字节是状态码，具体规则看第二个表，如果第7位(最高位)是1，说明是UTF16编码，然后0到5位是语言编码的长度，第6位是固定为0。
2、RTD-URI
如果Type是URI类型，后面第一个字节解析如下图(URI前缀)，截取协议中部分，总共有255种
3、RTD-Smart Poster
综合URL，电话号码或者短信等数据
（3）RTD_TEXT、RTD_URI解析实例
1、RTD_TEXT记录解析实例
第一个字节D1，根据之前的规则可以计算出来，包括他的TNF TYPE
第4个字节54，这属于RTD的一个定义 ，代表T ，为文本记录类型
第5个字节为03，语言码长度 ，长度为2，说明后面2个字节内容为编码格式，不同TYPE这里都不一样
2、RTD_URI记录解析实例
标签：
三、格式
Table 1. Supported tag technologies
| Class | Description |
| ---------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------- |
| TagTechnology | The interface that all tag technology classes must implement. |
| NfcA | Provides access to NFC-A (ISO 14443-3A) properties and I/O operations. |
| NfcB | Provides access to NFC-B (ISO 14443-3B) properties and I/O operations. |
| NfcF | Provides access to NFC-F (JIS 6319-4) properties and I/O operations. |
| NfcV | Provides access to NFC-V (ISO 15693) properties and I/O operations. |
| IsoDep | Provides access to ISO-DEP (ISO 14443-4) properties and I/O operations. |
| Ndef | Provides access to NDEF data and operations on NFC tags that have been formatted as NDEF. |
| NdefFormatable | Provides a format operations for tags that may be NDEF formattable. |
Table 2. Optional supported tag technologies
| Class | Description |
| ------------------ | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| MifareClassic | Provides access to MIFARE Classic properties and I/O operations, if this Android device supports MIFARE. |
| MifareUltralight | Provides access to MIFARE Ultralight properties and I/O operations, if this Android device supports MIFARE. |
这个表的意思也就说不同的芯片（解决方案、采用不同的标准实现的）卡中数据格式是不一样的，比如之前我们提到的MIFARE Classic数据格式就是NfcA，MIFARE DESFire数据格式是IsoDep，我们使用的二代身份证用的就是NfcB,Felica用的就是NfcF,德州仪器的VicinityCard卡用的是NfcV,而Android分享文件就是实用的Ndef格式传输数据。
Table2中其实是对table1的补充，可选的
四、卡型
注意：此处介绍的基于ISO/IEC 14443技术协议的卡
（1）按照组织分
1）NFC Forum 定义的TAG类型
主要为四种，如下图所示
Type 1 是基于ISO 14443 A标准，可以配置成可读可写、只读，内存大概为96 bit,可以扩展到2kb,传输速率是106kb/s，可以用来存网址或其他小量数据。Type 2 也是基于ISO 14443 A标准，和Type 1 一样，容量大概为48 bit，可以扩展到2kb,传输速率也是106kb/s。Type 3 基于Sony FeliCa 体系，容量为2kb，传输速率为212kb/s，这类标签适合复杂应用，成本比较高。Type 4 此类标签被定义为与ISO 14443 A 、B标准兼容，制造时被预先设定为可读、可重写，或者只读，内存可达32kb传输速率介于106kb/s到424kb/s之间
2）NXP特定的TAG类型
Mifare Classical Tag 基于ISO 14443A标准
- 可读可写，可配置成只读
- 可变内存
192/768/3584 bytes
- 传输速率
106kb/s
- 支持数据冲突保护
- 市场上有兼容的产品，如
NXP MIFARE Classic 1K、MIFARE Classic 4K和Classic Mini
（2）按照标准分
（1）Type A型卡
- MIFARE Classic: 由NXP Semiconductors开发，有1K、4K和Mini三种容量，广泛应用于门禁、公共交通和电子钱包。
- MIFARE DESFire: 提供更高的安全性，支持多应用，可配置不同安全级别的卡。
- MIFARE Plus: 在MIFARE Classic的基础上增加了加密功能，提供更高的安全性。
- SLE 4442: 由Infineon提供，具有256字节的EEPROM，适用于需要较少存储空间的应用。
- SLE 66R31: 具有更大的存储容量和更高的数据传输速率，适用于复杂的应用场景。
1）NFC Tag
1. Tag 1 Type
- 标准基础：遵循NFC Forum Type 1 Tag规范，该规范基于ISO/IEC 14443 Type A。
- 存储结构：具有固定的存储结构，通常包括制造时写入的UID（唯一标识符）和三个可配置的区域：NVB（非易失性存储区）、UID和RFU（保留供将来使用）。
- 容量：存储容量通常较小，具体取决于标签的型号，但一般用于存储少量数据，如URL、文本或名片信息。
- 兼容性：与大多数NFC设备兼容，包括智能手机、平板电脑和其他支持NFC的设备。
- 应用：常用于简单的数据存储和交换，如广告、信息传递和简单的访问控制。
- 示例产品：MIFARE Classic是Type 1 Tag的一个例子，它有1K、4K和Mini三种容量。
MiFARE Classic
- 技术标准：
- MIFARE Classic 卡片遵循 ISO/IEC 14443 Type A 标准，工作在 13.56 MHz 的高频（HF）波段。此为IC卡
- 存储容量：
- MIFARE Classic 系列卡片有三种不同的存储容量：
- MIFARE Classic 1K：1024 字节（1 KB）的存储空间，分为 16 个扇区，每个扇区 4 个块，每个块 16 字节。
- MIFARE Classic 4K（也称为 MIFARE S70）：4096 字节（4 KB）的存储空间，分为 40 个扇区，每个扇区 4 个块。
- MIFARE Classic Mini：256 字节的存储空间，分为 8 个扇区，每个扇区 4 个块。
- 数据结构：
- 每个扇区由 4 个块组成，其中 3 个块用于数据存储，最后一个块用于控制信息和访问条件。
- 每个块可以独立设置访问权限，包括读写保护。
- 安全性：
- MIFARE Classic 卡片使用加密技术来保护数据，每个扇区可以设置独立的密钥。
- 然而，MIFARE Classic 卡片的安全性在近年来受到了一些批评，因为它们的加密方法被认为容易受到攻击。
- 应用领域：
- 公共交通：如公交卡、地铁卡。
- 门禁系统：用于控制对建筑物或特定区域的访问。
- 电子钱包：用于小额支付和电子票证。
- 身份识别：用于员工卡、学生卡等。
- 兼容性：
- MIFARE Classic 卡片与大多数支持 ISO/IEC 14443 Type A 标准的读卡器兼容。
- 产品特点：
- 耐用性：卡片设计耐用，可以承受日常使用的磨损。
- 可靠性：非接触式通信减少了机械磨损，提高了卡片的可靠性。
####### Mini系列
- 存储容量：256字节，分为8个扇区，每个扇区4个块，但因为最后一块用于存储控制信息，所以实际可用的存储空间更少。
- 尺寸：通常较小，适合用于钥匙扣或小型设备。
- 应用：适用于简单应用，如门禁系统、考勤系统、小型电子钱包等。
- 特点：成本较低，适合对存储需求不高的应用
####### S50(M1)系列
存储容量：1024字节，分为16个扇区，每个扇区4个块。
应用：广泛应用于门禁控制、公共交通卡、校园卡、电子钱包等。
特点：适中的存储容量，适合大多数非接触式智能卡应用。S50是MIFARE Classic系列中最常用的型号之一。
安全性：每个扇区可以独立设置访问权限，但整体安全性相对较低，容易受到某些安全攻击。
存储结构
a) M1 卡分为 16 个扇区，每个扇区由 4 块（块 0、块 1、块 2、块 3）组成，1块为16个字节（我们也 将 16 个扇区的 64 个块按绝对地址编号为 063，存贮结构如下图所示：
图：S50卡存储结构
b) 第 0 扇区的块 0（即绝对地址 0 块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。
c) 每个扇区的块 0、块 1、块 2 为数据块，可用于存贮数据(扇区0的0块作为数据块不可写)
d) 每个扇区的块 3（块3实际为一个扇区的第4块数据） 为控制块，包括了密码 A、存取控制、密码 B。具体结构如下：
思考：单个十六进位数需要四个二进位表示&一个字节拥有8个位-->一个字节能够表示两个十六进位数
e) 每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。 存取控制为 4 个字节，共 32 位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条 件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位,定义 如下：
图：某ID型NFC 的扇区数据
工作原理
电路组成：卡片的电气部分只由一个天线和 ASIC 组成。
天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到 IS0 卡片中。
ASIC：卡片的 ASIC 由一个高速（ 106KB 波特率）的 RF 接口，一个控制单元和一个8K 位 EEPROM 组成。
工作原理：读写器向 M1 卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个 LC 串联谐振电路， 其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下， LC 谐振电路产生共振，从而使电容内有 了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内 储存，当所积累的电荷达到 2V
通讯过程
图：通讯过程图
名词解释
a) 复位应答（ Answer to request） M1 射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操作范围 时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为 M1 射频卡，即验证卡片的 卡型。
b) 防冲突机制 (Anticollision Loop) 当有多张卡进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一张进行操作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选卡的序列号。
c) 选择卡片 (Select Tag) 选择被选中的卡的序列号，并同时返回卡的容量代码。 d) 三次相互验证(3 Pass Authentication) 选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密 码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。（在选择另一扇区时，则必须进行另一扇区密码校验。）
e) 对数据块的操作
读 (Read)：读一个块；
写 (Write）：写一个块；
加（ Increment）：对数值块进行加值；
减（ Decrement）：对数值块进行减值；
存储（ Restore）：将块中的内容存到数据寄存器中；
传输（ Transfer）：将数据寄存器中的内容写入块中；
中止（ Halt）：将卡置于暂停工作状态；
注意：S50一个扇区四个块，一个块16个字节，这要求NFC缓冲接收变量也是16个字节的整形数组变量
- 卡片读取
注意：MiFARE系列的卡存在扇区加密，无法直接读取TAG
####### S70系列
- 存储容量：4096字节，分为40个扇区，每个扇区4个块。
- 应用：适用于需要更多存储空间的应用，如大型门禁系统、复杂的电子钱包系统、健康保险卡等。
- 特点：提供更大的存储空间，适合需要存储大量数据的应用。与S50相比，S70的存储容量是其四倍。
- 安全性：与S50相同，每个扇区可以独立设置访问权限，但同样存在安全性问题。
2. Tag 2 Type
- 标准基础：遵循NFC Forum Type 2 Tag规范，同样基于ISO/IEC 14443 Type A。
- 存储结构：具有更灵活的存储结构，支持多个应用区域，每个区域可以独立配置和加密。
- 容量：存储容量较大，可以存储更多的数据，适用于更复杂的应用。
- 兼容性：与NFC设备兼容，但可能需要特定的软件来支持其全部功能。
- 应用：适用于需要存储更多数据或多个应用的场景，如电子票务、门禁控制和支付系统。
- 示例产品：MIFARE DESFire是Type 2 Tag的一个例子，它支持多应用，具有更高的安全性和灵活性。
MIFARE UltraLight
- 技术标准：
- MiFare UltraLight卡片遵循ISO/IEC 14443 Type A标准，工作在13.56 MHz的高频（HF）波段。
- 存储容量：
- MiFare UltraLight的存储容量为512bit，分成16个Page，每个Page包含4个字节。
- 数据结构：
- MiFare UltraLight的Page3是一次性烧录(One Time Programmable, OTP)页，用于限定应用的数据存储。
- Page4到Page15是可读写的用户数据区，出厂时其内容初始化为0。
- 安全性：
- MiFare UltraLight AES提供基于AES身份验证的数据访问保护，支持128位密钥长度和可选命令计数器，以限制身份验证失败尝试次数。
- 支持面向消息完整性保护的CMAC保护和可选的AES认证保护。
- 有EAL 3+通用标准认证。
- 应用领域：
- 适合一次性、不需要回收的低成本电子票证、景区门票等场合的解决方案。
- 兼容性：
- MiFare UltraLight卡片与大多数支持ISO/IEC 14443 Type A标准的读卡器兼容。
- 产品特点：
- 耐用性：卡片设计耐用，可以承受日常使用的磨损。
- 可靠性：非接触式通信减少了机械磨损，提高了卡片的可靠性。
- 灵活性：适合限定应用，如票据和密钥卡，提供了一种更安全的便捷方式来发行单程和多用途交通票、活动票、通行证和积分卡。
- 可扩展性：MiFare UltraLight卡片有多种型号，以满足不同应用的需求。
图：UltraLight系列的内存扇区图
Page0和Page1以及Page2的第1个字节是卡片的7字节序列号及其校验字节，其中BCC0=0x88⊕SN0⊕SN1⊕SN2，BCC1=SN3⊕SN4⊕SN5⊕SN6，SN0是制造商代码，由于Mifare UltraLight是NXP公司出品，因而SN0固定为04H。Page2的第2个字节Internal作为内部数据保留。以上共10个字节出厂时固化在存储区内，用户无法更改。
Page3是一次性烧录(One Time Programmable,OTP)页,该页的内容在卡片出厂时全部被写为“0”，用户使用时只能把某一位的内容写为“1”，而永远也不能把“1”写为0，也就是说，新写入的4字节内容与卡内原来的内容进行异或，异或后的结果存储在卡片中。
Page4-Page15是可读写的用户数据区，出厂时其内容初始化为0，用户可以任意读写。
Page2的第3和第4个字节用于将存储区锁定为只读。如下图所示，L4-L15的某一位设置为1，则对应序号的Page内容锁定为只读，每一个Page都可以单独设置。Lotp用于锁定Page3为只读。“螳螂捕蝉，黄雀在后”，Lotp-L15可以锁定别人，这些位本身又被三个BL位锁定，BL15-10用于锁定L15-L10，BL9-4用于锁定L9-L4，BLotp用于锁定Lotp。所有的这16个锁定位也具有OTP特性，通俗的讲就是这些“锁”没有“钥匙”，一旦锁死就再也改不回来了，所以锁定时一定要小心。
MiFare Ultralight AES系列：
- 存储容量：提供512字节的存储空间，分为16个Page，每个Page包含4个字节。
- 尺寸：卡片尺寸灵活，可以定制，适合用于钥匙扣、腕带或其他小型设备。
- 应用：适用于限定应用中的安全非接触式IC，如公共交通、事件票务和忠诚度应用。
- 特点：具有128位AES认证，用于数据和计数器保护，以及CMAC通过射频接口提供的数据完整性保护。
MiFare Ultralight C系列：
存储容量：提供512字节的存储空间，分为16个Page，每个Page包含4个字节。
尺寸：卡片尺寸灵活，可以定制，适合用于钥匙扣、腕带或其他小型设备。
应用：适用于限定应用中的非接触式IC，支持3DES加密，如公共交通、事件票务和忠诚度应用。
特点：具有112位3DES加密，提供防克隆支持和32位用户可编程OTP区域。
MiFare Ultralight EV1系列：
存储容量：提供80字节或164字节的存储空间，用户空间分别为48字节或128字节。
尺寸：卡片尺寸灵活，可以定制，适合用于钥匙扣、腕带或其他小型设备。
应用：适用于限定的智能纸质票和卡，如公共交通、事件票务。
特点：具有3个独立的单向递增计数器和基于ECC的原厂签名验证功能。
MiFare Ultralight Nano系列：
存储容量：提供40字节的用户存储空间。
尺寸：卡片尺寸灵活，可以定制，适合用于智能纸质票务。
应用：适用于单次使用的智能纸质票务，如公共交通单程票、活动票务。
特点：符合ISO/IEC 14443A和NFC Forum Type 2 Tag标准，支持ECC支持的NXP原始签名。
MIFARE DESFire
- 技术标准：
- MIFARE DESFire 卡片遵循 ISO/IEC 14443 Type A 标准，工作在 13.56 MHz 的高频（HF）波段，与 MIFARE Classic 兼容。
- 存储容量：
- MIFARE DESFire 系列卡片提供多种存储容量，以满足不同应用的需求：
- DESFire Light：2K字节到8K字节的存储空间。
- DESFire EV1：8K字节到64K字节的存储空间。
- DESFire EV2：提供高达2MB的存储空间。
- 数据结构：
- DESFire 卡片支持多应用（Multi-application），允许在一张卡片上存储和运行多个独立的应用。
- 每个应用可以独立配置和加密，提供更高的灵活性和安全性。
- 安全性：
- MIFARE DESFire 卡片提供高级加密技术，包括 AES 和 DES/Triple DES 加密算法。
- 支持更高级的认证机制，如公钥基础设施（PKI）和动态认证。
- DESFire 卡片的安全性比 MIFARE Classic 更高，更难以受到攻击。
- 应用领域：
- 公共交通：用于公交卡、地铁卡，支持多应用，可以集成多种服务。
- 门禁系统：用于控制对建筑物或特定区域的访问，提供高级安全特性。
- 电子钱包：用于小额支付和电子票证，支持在线和离线交易。
- 身份识别：用于员工卡、学生卡等，支持高级安全认证。
- 医疗健康：用于存储医疗记录和健康信息，确保数据安全。
- 兼容性：
- MIFARE DESFire 卡片与大多数支持 ISO/IEC 14443 Type A 标准的读卡器兼容。
- 由于其高级特性，可能需要特定的读卡器或软件来支持其全部功能。
- 产品特点：
- 耐用性：卡片设计耐用，可以承受日常使用的磨损。
- 可靠性：非接触式通信减少了机械磨损，提高了卡片的可靠性。
- 灵活性：支持多应用和动态认证，适应各种复杂应用场景。
- 可扩展性：提供从轻量级到高性能的多种型号，以满足不同应用的需求。****
- MIFARE DESFire Light系列
- 存储容量：提供从2K字节到8K字节的存储空间，分为多个扇区，每个扇区包含16个块，每个块128字节。
- 尺寸：卡片尺寸灵活，可以定制，适合用于钥匙扣、腕带或其他小型设备。
- 应用：适用于门禁系统、考勤系统、小型电子钱包、事件票务等，支持多应用功能，允许在一张卡片上运行多个独立应用。
- 特点：具有较高的性价比，适合对存储需求适中且需要多应用支持的应用场景。
- MIFARE DESFire EV1系列
- 存储容量：提供从8K字节到64K字节的存储空间，分为多个扇区，每个扇区包含16个块，每个块128字节。
- 尺寸：标准卡片尺寸，也可以根据需求定制，适合各种应用场景。
- 应用：适用于需要较大存储空间和高安全性的应用，如企业门禁、城市交通卡、健康保险卡、电子钱包等。
- 特点：提供更大的存储空间和高级安全特性，适合需要存储大量数据和运行复杂应用的场景。
- MIFARE DESFire EV2系列
- 存储容量：提供高达2MB的存储空间，分为多个扇区，每个扇区包含16个块，每个块128字节。
- 尺寸：标准卡片尺寸，也可以根据需求定制，适合各种应用场景。
- 应用：适用于需要极大量存储空间和最高级别安全性的应用，如国家身份识别、大型企业应用、高端电子钱包等。
- 特点：具有最大的存储容量和最高级的安全特性，适合需要处理大量数据和对安全性要求极高的应用场景。
title:三者比较
## 共同点
- **安全性**：所有DESFire系列卡片都提供高级加密技术，包括AES和DES/Triple DES，以及更高级的认证机制。
- **兼容性**：与大多数支持ISO/IEC 14443 Type A标准的读卡器兼容。
- **耐用性**：卡片设计耐用，可以承受日常使用的磨损。
- **可靠性**：非接触式通信减少了机械磨损，提高了卡片的可靠性。
## 差异点
（2）Type B型卡
1）NFC Tag
1. Tag 3 Type
（3）按有无IC分
1）IC卡
1. UID卡
2. CUID卡
3. FUID卡
4. UFUID卡
5. GTU/GDM卡
6. M1授权卡
2）ID卡
1. 5200/5577卡
2. 8211/8268卡
3. TK4100卡