java - DESFire 身份验证的 DES 发送和接收模式

Question

我正在尝试使用我的 Android 应用程序验证 DESFire 卡。我用 the example in this link解密我从卡上得到的字节。为此，我排除了解密中的填充(在下面注释掉)，因为 DESFire 文档指出了这一点。另外，如果我不这样做，解密会为 8 个字节的输入返回 7 个字节。下面是我使用的DES和TripleDES解密函数:

public static byte[] TripleDES_Decrypt(byte[] data,byte[][] keys)
{
    int i;
    byte[] tmp = new byte[data.length];
    byte[] bloc = new byte[8];

    K = generateSubKeys(keys[0]);
    K1 = generateSubKeys(keys[1]);
    K2 = generateSubKeys(keys[2]);

    for (i = 0; i < data.length; i++) {
        if (i > 0 && i % 8 == 0) {
            bloc = encrypt64Bloc(bloc,K2, true);
            bloc = encrypt64Bloc(bloc,K1, false);
            bloc = encrypt64Bloc(bloc,K, true);
            System.arraycopy(bloc, 0, tmp, i - 8, bloc.length);
        }
        if (i < data.length)
            bloc[i % 8] = data[i];
    }
    bloc = encrypt64Bloc(bloc,K2, true);
    bloc = encrypt64Bloc(bloc,K1, false);
    bloc = encrypt64Bloc(bloc,K, true);
    System.arraycopy(bloc, 0, tmp, i - 8, bloc.length);


    //tmp = deletePadding(tmp);

    return tmp;
}

public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) {
    int i;
    byte[] tmp = new byte[data.length];
    byte[] bloc = new byte[8];

    K = generateSubKeys(key);

    for (i = 0; i < data.length; i++) {
        if (i > 0 && i % 8 == 0) {
            bloc = encrypt64Bloc(bloc,K, true);
            System.arraycopy(bloc, 0, tmp, i - 8, bloc.length);
        }
        if (i < data.length)
            bloc[i % 8] = data[i];
    }
    bloc = encrypt64Bloc(bloc,K, true);
    System.arraycopy(bloc, 0, tmp, i - 8, bloc.length);

    //tmp = deletePadding(tmp);

    return tmp;
}

根据DesFire文档，我需要两种解密方式，发送和接收。 This blog post对此有一些解释。

However, the DESFire crypto is a bit different from the normal DES/CBC scheme: The PCD uses DES “send mode” when sending data (xor before DES), and the card uses DES “recieve mode” when recieving data (xor after DES). But when the PCD recieves data, it uses normal DES/CBC mode (xor after DES), and the card uses normal DES send mode when sending data (xor before DES).

在 Android 方面，我遵循示例和建议:

// connected to tag and application     

// result = encoded(randB) + af 
byte[] result = idTag.transceive(Utils.wrapMessage((byte)0x0a, new byte[]{(byte)0x0}));

byte[] b0 = new byte[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    b0[i] = result[i];
}

// key
byte[] key = new byte[] {(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
                 (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
                 (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
                 (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0 };
byte[][] keys = new byte[3][];
keys[0]=key; keys[1]=key; keys[2]=key;

// decrypt encoded(randB)
byte[] r0 = DES.TripleDES_Decrypt(b0, keys);

// generate randA (integer 0-7 for trying) 
byte[] nr = new byte[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    nr[i] = Byte.parseByte(Integer.toString(i), 16);
}
// decrypt randA
byte[] b1 = DES.TripleDES_Decrypt(nr, keys);

// shift randB and get randB'
byte[] r1 =new byte[8];
for(int i = 0; i < 7; i++) {
    r1[i] = r0[i + 1];
}
r1[7]=r0[0];

// concat (randA + randB')
byte[] b2 = new byte[16];
for(int i = 0; i < 16; i++)
{
    if(i <= 7) {
    b2[i] = b1[i];
} else {
    b2[i] = r1[i - 8];
}
}

// XOR (randA + randB') with IV
// IV is told to be consisting of 0's, 
// but XOR something with 0 results the same? 
for(int i=0;i<16;i++) {
    b2[i] = (byte) (b2[i] ^ (byte)0x0);
}

// send AF and decrypt(A+B) 
// wrap message adds needed wrapping to message (90 to left, offset bytes etc.)
result = isodepTag.transceive(Utils.wrapMessage((byte)0xaf, DES.TripleDES_Decrypt(b2, keys)));

我得到了第一个结果，即加密的 randB。但是，第二个“结果”始终是“91ae”，表示身份验证错误。我在这里做错了，向卡发送了错误的数据。

谁能告诉我必须在代码中更改哪些内容才能在这些模式下工作？我应该对 TripleDES 之前/之后的数据进行什么异或？

不是真正的问题，但我读到 DesFire 卡中的默认“ key ”是 16 个零字节。文档还指出我需要对 16 个字节的 key 使用 TripleDES，对 8 个字节的 key 使用 DES。所以我正在使用并且需要使用 TripleDES，因为我没有更改默认 key ，对吗？

对于那些需要了解 CipherBlockChaining 的人.

编辑:我发现我需要在 TripleDES 之前和之后进行 XORing，而且我根本不能触及 TripleDES 的内部操作。我会在一段时间内尝试。

删除了里面的 TripleDES 行，仅供第一次看到该问题的人使用。

Answer 1

好的，我找到了解决方案。我的错误是我发送了

3DES(randA + randB') 

但我应该发送

3DES(randA) + 3DES(randB' XOR 3DES(randA))

这是Android/Java的验证码(可惜目前网上只有这个!):

实际验证码:

// send initial authentication request
byte[] result = idTag.transceive(Utils.wrapMessage((byte)0x0a, new byte[]{(byte)0x0}));

// get encrypted(randB) from the response
byte[] b0 = new byte[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    b0[i] = result[i];
}

// 16 bytes default key
byte[] key = new byte[] {(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
    (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
    (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,
    (byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0,(byte)0x0 };
// keys for TripleDes
byte[][] keys = new byte[3][];
keys[0] = key; keys[1] = key; keys[2] = key;

// decrypt encoded(randB)
byte[] r0 = DES.TripleDES_Decrypt(b0, keys);

// generate randA (integer 0-7 for trying, should randomize for real-life use) 
byte[] nr = new byte[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    nr[i] = Byte.parseByte(Integer.toString(i), 16);
}

// decrypt randA, should XOR with IV, but IV is all 0's, not necessary
byte[] b1 = DES.TripleDES_Decrypt(nr, keys);

// shift randB one byte left and get randB'
byte[] r1 =new byte[8];
for(int i = 0; i < 7; i++) {
    r1[i] = r0[i + 1];
}
r1[7]=r0[0];

// xor randB' with randA and decrypt
byte[] b2 = new byte[8];
for(int i = 0; i < 8; i++) {
    b2[i] = (byte) (b1[i] ^ r1[i]);
}
b2 = DES.TripleDES_Decrypt(b2, keys);

// concat (randA + randB')
byte[] b1b2 = new byte[16];

for (int i = 0; i < b1b2.length; i++) {
    if(i <= 7) {
        b1b2[i] = b1[i];
    } else {
        b1b2[i]=b2[i-8];
    }
}

result = idTag.transceive(Utils.wrapMessage((byte)0xaf, b1b2));

TripleDes 是问题中的那个。 wrapMessage 函数:

public static byte[] wrapMessage (byte command, byte[] parameters) throws Exception {
    ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();

    stream.write((byte) 0x90);
    stream.write(command);
    stream.write((byte) 0x00);
    stream.write((byte) 0x00);
    if (parameters != null) {
        stream.write((byte) parameters.length);
        stream.write(parameters);
    }
    stream.write((byte) 0x00);

    return stream.toByteArray();
}

编辑:感谢 VGe0rge，我们发现了此身份验证有时不起作用的原因。不要在问题中调用 3DES 函数，只需调用:

Cipher.getInstance("DESede/CBC/NoPadding");