03.CPU实体卡读写技术

目录介绍

  • 01.基础概念说明
    • 1.1 CPU操作流程
    • 1.2 读卡器与卡交互指令
    • 1.3 APDU指令格式
    • 1.4 APDU指令组成
    • 1.5 发送指令详细剖析
    • 1.6 响应指令详细解析
  • 02.常见思路和做法
    • 2.1 CPU刷卡流程
    • 2.2 读CPU卡流程
    • 2.3 写CPU卡流程
    • 2.6 CPU发卡流程
  • 03.Api调用说明
  • 04.遇到的坑分析
  • 05.其他问题说明
  • 06.技术问题思考&分析

01.基础概念说明

1.1 CPU操作流程

  • 如何去操作CPU卡
    • 手机去感应非接触式CPU卡一般都是通过NFC，想用手机去感应身份证有两个前提：一你手机支持NFC功能，二你得知道对操作身份证的指令。
    • 比如读取身份的指令，知道指令后你就可以开发个手机app然后进行感应读取身份。
  • 读卡器APDU流程，接触过的读卡器基本都下面这些步骤，基本相同，不同的是命令发送和数据解析
    • ICC（接触读取）：1.打开阅读器；2.对卡片上电；3.获取ATR(接触卡状态检测，是否存在卡片)和协议；4.APDU通讯；5.下电；6.关闭阅读器
    • PICC（非接触读取）：1.打开阅读器；2.寻找卡片；3.APDU通讯；4.关闭阅读器

1.2 读卡器与卡交互指令

  • 1.读卡器与卡交互第一步一般是选择应用。
    • 一张IC卡里面可能有多个应用，所谓应用就是卡片和终端之间的应用协议和相关的数据集，读卡器和卡的交互其实就是和应用的交互，卡的交易其实就是选择某个应用做交易。
    • 目前卡商所生产的卡基本上都是一个应用，即便如此，但根据银联卡的规范，应用选择这个步骤也是必不可少的。
  • 2.第二步根据上面的返回数据做下一步操作，并最终拿到结果
    • 如果是一般卡(非银联卡)，响应数据就是想要的数据是直接数据，进行转码就可以达到想要的数据。

1.3 APDU指令格式

  • APDU应用场景介绍
    • APDU提供了一种标准的、协议无关的方法，用于智能卡和终端设备进行通信。它是智能卡系统的核心组件，广泛应用于银行卡、身份证、健康卡等各种应用场景。
  • APDU是什么东西
    • ISO 7816-4规范有定义APDU(= ApplicationProtocol data unit, 是智能卡与智能卡读卡器之间传送的信息单元, （给智能卡发送的命令）指令)
  • 进行APDU通讯的前提是：
    • 有读卡器（必选）和对应的SDK通讯包（可选）
    • 知道IC卡的APDU命令
  • APDU是智能卡与智能卡读卡器之间传送的信息单元
    CLAINSP1P2LcDataLe
    指令类别指令码参数P1参数P1Data的长度（不超过255个字节）返回数据表示响应时回答的数据字节数，0表是需要最大可能长度（不超过255个字节）
  • APDU命令格式分类(报文结构，从终端设备发出的命令和卡片信息必须按照四种格式发送)
    • ① 情形1：CLA INS P1 P2 00
    • ② 情形2：CLA INS P1 P2 Le
    • ③ 情形3：CLA INS P1 P2 Lc Data
    • ④ 情形4：CLA INS P1 P2 Lc Data Le
  • APDU响应报文(响应数据 响应状态码)
    • Data SW1 SW2 如何理解？DATA：返回给用户的数据，即命令的执行结果。SW1、SW2： 返回命令处理的状态。
    • 响应也对应几种情形 ① 情形1：SW1 SW2；② 情形2：Le字节的Data SW1 SW2

1.4 APDU指令组成

  • APDU指令由四个部分组成：
    • CLA（Class）：指令类别，用于确定指令所属的指令集，如00表示标准指令集，80表示安全指令集。
    • INS（Instruction）：指令代码，用于区分执行的操作，如06表示比较指令，0A表示读二进制文件指令。
    • P1（Parameter 1）和P2（Parameter 2）：用于提供有关指令的附加信息，如P1-P2可以指定要读取或写入的数据块的位置、长度、偏移量等。
    • Lc（Length of command data）：用于指定指令的数据长度。
    • Data：用于传输指令数据，如读取或写入指定的内存块或文件。
  • APDU响应部分包括两个部分：
    • 响应数据的数据长度（Le）：用于指定响应数据的长度，可以在命令中指定也可以由智能卡决定。
    • 响应数据的实际内容：用于传输操作结果。
  • APDU在智能卡和读卡器之间进行通信
    • 包含两个部分：C-APDU（指令）和R-APDU（响应）。C-APDU被发送给智能卡，智能卡处理以后返回一个R-APDU进行响应。

1.5 发送指令详细剖析

  • 例子：/send 00A4040006A00000000101
    • 这条指令是一个APDU指令，用于选择与AID（Application Identifier，应用标识符）相对应的应用程序。
  • 具体来说，它的结构如下：
    • CLA（Class）：0x00 表示标准指令集
    • INS（Instruction）：0xA4 表示选择文件命令
    • P1（Parameter 1）：0x04 表示选择应用程序的命令模式
    • P2（Parameter 2）：0x00 表示选择应用程序的第一组（或唯一一组）文件，这是应用程序的根文件
    • Lc（Length of command data）：0x06 表示接下来有6个字节的数据
    • Data：A00000000101 表示应用标识符（AID），它是一个16进制数字串，用于确定要选择的应用程序
  • 以此为例
    • 发送该APDU指令可以将具有AID为A00000000101的应用程序选择为活动应用程序，并通过通道来与其通信

1.6 响应指令详细解析

  • 例子：
    • 第一个响应指令，9FE7398E9000；第二个响应指令，9000
  • 先来看第一个指令：9FE7398E9000
    • 属于Le字节的Data SW1 SW2状态，那么它是什么含义？Le表示响应data，SW1表示命令处理状态；SW2表示命令处理限定。
    • 那么9FE7398E9000拆分，即可Le是9FE7398E，SW1是90，SW2为00，整体意义解读执行成功。
  • 再来看第二个指令：9000
    • 属于SW1 SW2状态，那么它是什么意义？SW1表示命令处理状态；SW2表示命令处理限定。
    • 那么9000拆分，即可SW1是90，SW2为00，整体意义解读是正确执行。

02.常见思路和做法

2.1 CPU刷卡流程

  • CPU刷卡流程
    • 第一步：获取卡号
    • 第二步：复位
    • 第三步：选择文件
    • 第四部：获取随机数
    • 第五步：拿到密钥
    • 第六步：获取读取cpu卡16文件的指令
    • 第七步：读取16文件数据

2.2 读CPU卡流程

  • 第一步：选择目录（目录ID为十六进制1680）
    • 发送 00 A4 00 00 02 16 80，返回：目录信息+90 00表示成功
  • 第二步：选择文件（目录ID为十进制00 01，如果写的是1号文件）
    • 发送 00 A4 00 00 02 00 01，返回：90 00表示成功
  • 第三步：取随机数
    • 发送 00 84 00 00 04，返回：4字节随机码+90 00表示成功
  • 第四步：认证文件密码（用该文件的只读密码,文件1的只读密码用的是第((文件号1-1)*2=0）号密码,下面指令的第3个字节为0）
    • 发送 00 82 00 00 08 与随机码换算后的密码信息，返回：90 00表示成功
  • 第五步：读数据（读出从00 00 字节开始的2个字节数据）
    • 发送 00 B0 00 00 02

2.3 写CPU卡流程

  • 第一步：选择目录（目录ID为十六进制1680）
    • 发送 00 A4 00 00 02 16 80，返回：目录信息+90 00表示成功
  • 第二步：选择文件（目录ID为十进制00 01，如果写的是1号文件）
    • 发送 00 A4 00 00 02 00 01，返回：90 00表示成功
  • 第三步：取随机数
    • 发送 00 84 00 00 04，返回：4字节随机码+90 00表示成功
  • 第四步：认证文件密码（用该文件的读写密码,文件1的读写密码用的是第((文件号1-1)*2+1=1）号密码,下面指令的第3个字节为0）
    • 发送 00 82 00 01 08 与随机码换算后的密码信息，返回：90 00表示成功
  • 第五步：写数据（写入从00 00 字节开始的2个字节数据AA BB）
    • 发送 00 D6 00 00 02 AA BB，返回：90 00表示成功

2.6 CPU发卡流程

  • https://blog.csdn.net/weixin_41485217/article/details/88415850

03.Api调用说明

04.遇到的坑分析

05.其他问题说明

06.技术问题思考&分析

6.1 技术问题思考

6.2 技术问题分析

参考博客

  • IC卡（智能卡）APDU通讯总结
    • https://blog.csdn.net/u011082160/article/details/122637253
  • CUP卡操作指令集
    • https://www.cnblogs.com/gengtongyu/p/15737609.html
  • 复旦微电子CPU卡发卡流程
    • https://blog.csdn.net/wowocpp/article/details/80005194
  • CPU卡基本指令
    • https://blog.csdn.net/qq_39907988/article/details/132343206
    • https://www.cnblogs.com/gengtongyu/p/15737609.html
    • https://blog.51cto.com/u_15307523/3133281
贡献者: yangchong211