<think>我们正在讨论Mifare Classic M1卡(简称M1卡)的扇区尾块操作。用户的问题集中在三个方面:
1. 修改扇区尾块密钥的方法
2. 认证失败的可能原因
3. 扇区尾块控制位的解析
根据引用[1][2],我们知道:
- M1卡有16个扇区,每个扇区4个块(块0~块3),每个块16字节。
- 扇区尾块(即块3)存储了该扇区的密钥A(6字节)、访问控制位(4字节)和密钥B(6字节)。
- 要修改尾块中的密钥,必须通过认证(使用当前有效的密钥)并正确设置访问控制位。
下面分别详细解答:
### 一、修改扇区尾块密钥的方法
修改密钥本质上是修改尾块的数据。由于尾块包含密钥和访问控制位,修改时必须非常谨慎。步骤如下:
1. **认证当前扇区**
使用当前有效的密钥(可能是默认密钥`FFFFFFFFFFFF`或自定义密钥)对目标扇区进行认证:
```c
MFRC522::StatusCode status = mfrc522.PCD_Authenticate(
MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, // 或使用_KEY_B
blockAddr, // 尾块地址(扇区号*4+3)
¤tKey, // 当前密钥
&(mfrc522.uid)
);
```
2. **准备新尾块数据**
尾块16字节结构:`[新密钥A(6B)][访问控制位(4B)][新密钥B(6B)]`。
例如,要将密钥A改为`A0A1A2A3A4A5`,密钥B改为`B0B1B2B3B4B5`,保留原访问控制位(假设为`FF078069`):
```c
byte newTrailerBlock[16] = {
0xA0, 0xA1, 0xA2, 0xA3, 0xA4, 0xA5, // 新密钥A
0xFF, 0x07, 0x80, 0x69, // 访问控制位(保持不变)
0xB0, 0xB1, 0xB2, 0xB3, 0xB4, 0xB5 // 新密钥B
};
```
3. **写入尾块**
**注意:写入尾块前必须确保访问控制位允许写入!**
使用`MIFARE_Write`函数写入:
```c
status = mfrc522.MIFARE_Write(blockAddr, newTrailerBlock, 16);
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
// 处理错误
}
```
#### 关键注意事项
- **访问控制位权限**:尾块的访问控制位本身控制着密钥和访问控制位的修改权限。如果当前控制位不允许用该密钥修改,则操作会失败[^2]。
- **保留字节**:访问控制位中间的4个字节中,实际只使用前3个字节(共24位),最后一个字节(第9字节)通常作为用户数据或保留,但某些卡可能要求其为特定值(如`0x69`)[^2]。
- **密钥格式**:密钥必须为6字节的十六进制值。
### 二、认证失败的可能原因
引用[2][4]指出,认证失败可能由以下原因引起:
1. **密钥错误**
- 使用的密钥与扇区尾块中存储的密钥不匹配。
- 默认密钥已被修改(不再是`FFFFFFFFFFFF`或`000000000000`)。
2. **访问控制位配置错误**
- 控制位禁止了当前密钥的认证权限(例如,配置为只能用密钥B认证,但尝试用密钥A认证)[^2]。
3. **通信错误**
- 卡片与读卡器距离过远或存在干扰。
- 卡片移动导致通信中断(返回`STATUS_TIMEOUT`)[^4]。
4. **卡片类型不匹配**
- 卡片不是Mifare Classic 1K(M1)卡。
5. **未选择卡片**
- 在认证前未成功选择卡片(`PICC_ReadCardSerial`失败)。
6. **密钥格式错误**
- 密钥长度不是6字节。
### 三、扇区尾块控制位解析
尾块的第6~9字节为访问控制位(共4字节),实际有效位为前3字节(24位),按**每块4位**的规则控制该扇区4个块的权限。控制位结构如下(以字节序排列):
```
字节6: [C10, C20, C30] // 块0的权限
字节7: [C11, C21, C31] // 块1的权限
字节8: [C12, C22, C32] // 块2的权限
字节9: [C13, C23, C33] // 块3(尾块)的权限
```
> 注意:每个块的权限由3个控制位(C1, C2, C3)决定,共4种组合方式(0~3)。
#### 权限规则表
| C1 C2 C3 | 密钥A权限(读/写/增减) | 密钥B权限 |
|----------|------------------------|----------|
| 0 0 0 | 禁止所有操作 | 禁止 |
| 0 1 0 | 认证后只读 | 认证后可写 |
| 1 0 0 | 认证后可读/写 | 认证后可读 |
| 1 1 0 | 认证后可读 | 认证后可写 |
| 0 0 1 | 禁止所有操作 | 禁止 |
| 0 1 1 | 认证后只读 | 认证后增减 |
| 1 0 1 | 认证后可读/写 | 认证后增减 |
| 1 1 1 | 认证后只读 | 认证后增减 |
#### 尾块(块3)的特殊控制
尾块的权限由`C13, C23, C33`控制,其组合决定密钥和控制位的修改方式:
| C13 C23 C33 | 密钥A可读 | 密钥A可写 | 访问位可写 | 密钥B可读 | 密钥B可写 |
|-------------|-----------|-----------|------------|-----------|-----------|
| 0 0 0 | Never | Never | Never | Never | Never |
| 0 1 0 | KeyA | Never | Never | KeyA | Never |
| 1 0 0 | KeyB | Never | Never | Never | Never |
| 1 1 0 | KeyA|B | Never | Never | KeyA|B | Never |
| 0 0 1 | Never | KeyA | KeyA | Never | KeyA |
| 0 1 1 | KeyB | Never | Never | Never | Never |
| 1 0 1 | KeyB | KeyB | KeyB | Never | KeyB |
| 1 1 1 | KeyA|B | KeyB | KeyB | KeyA|B | KeyB |
> 重要提示:若错误设置控制位(如设为`000`),将导致整个扇区永久锁定!
### 总结操作建议
1. **修改密钥前务必备份原控制位**,避免意外锁定扇区。
2. 使用默认密钥时,优先尝试`FFFFFFFFFFFF`和`000000000000`。
3. 认证失败时,检查:
- 卡片类型(是否为M1卡)
- 密钥正确性
- 控制位配置(是否允许当前操作)
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§§相关问题§§
1. 如何恢复被错误控制位锁定的M1卡扇区?
2. M1卡控制位设置的最佳实践是什么?
3. 如何批量修改多个扇区的密钥?</think>### Mifare Classic M1卡扇区尾块操作详解
#### 一、修改扇区尾块密钥的方法
修改扇区尾块密钥需要经过**认证→构造新数据→写入**三个关键步骤:
1. **认证当前扇区**(使用原密钥)
```c
// 使用密钥A认证(假设原密钥为FFFFFFFFFFFF)
byte keyA[6] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
byte sector = 1; // 目标扇区
byte blockAddr = sector * 4 + 3; // 尾块地址
MFRC522::StatusCode status = mfrc522.PCD_Authenticate(
MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A,
blockAddr,
&keyA,
&(mfrc522.uid)
);
```
2. **构造新尾块数据**
```c
// 新尾块数据结构:[6B新密钥A] + [4B访问位] + [6B新密钥B]
byte newKeyA[6] = {0xA0, 0xA1, 0xA2, 0xA3, 0xA4, 0xA5}; // 新密钥A
byte newKeyB[6] = {0xB0, 0xB1, 0xB2, 0xB3, 0xB4, 0xB5}; // 新密钥B
byte accessBits[4] = {0xFF, 0x07, 0x80, 0x69}; // 访问控制位(保持不变)
byte newTrailer[16];
memcpy(newTrailer, newKeyA, 6); // 0-5字节: 密钥A
memcpy(newTrailer+6, accessBits, 4); // 6-9字节: 访问位
memcpy(newTrailer+10, newKeyB, 6); // 10-15字节: 密钥B
```
3. **写入新密钥数据**
```c
status = mfrc522.MIFARE_Write(blockAddr, newTrailer, 16);
if (status == MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.println("密钥修改成功!");
} else {
Serial.print("写入失败: ");
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
}
```
> **关键注意事项**:
> 1. 修改前必须确认当前访问控制位允许密钥写入[^2]
> 2. 保留访问控制位第9字节为`0x69`(某些卡片要求)
> 3. 修改后立即用新密钥测试认证
> 4. **错误操作可能导致扇区永久锁定!**
#### 二、认证失败的常见原因
根据引用[2][4],认证失败主要涉及以下方面:
| 原因类型 | 具体表现 | 解决方案 |
|---------|---------|---------|
| **密钥问题** | 密钥错误/被修改 | 1. 尝试默认密钥`FFFFFFFFFFFF`或`000000000000`<br>2. 使用密钥嗅探工具恢复 |
| **访问控制位** | 权限配置禁止操作 | 1. 检查控制位是否允许当前操作<br>2. 尝试密钥B认证(如`C1=0, C2=0, C3=1`) |
| **卡片状态** | 卡片被锁定/损坏 | 1. 测试其他扇区是否可读<br>2. 更换卡片测试 |
| **硬件问题** | 通信超时(`STATUS_TIMEOUT`) | 1. 调整读卡距离(2-5cm)<br>2. 检查天线连接<br>3. 排除电磁干扰源 |
| **操作流程** | 未选择卡片/时序错误 | 1. 确认执行`PICC_ReadCardSerial()`<br>2. 添加延时`delay(50)` |
> 特殊案例:当控制位设置为`000`时,扇区将被**永久锁定**,任何密钥都无法认证[^2]。
#### 三、扇区尾块控制位解析
尾块的第6-9字节为访问控制位(实际有效位24位),控制结构如下:
**1. 控制位分布**(每块3位)
```
字节6: [块0: C10, C20, C30]
字节7: [块1: C11, C21, C31]
字节8: [块2: C12, C22, C32]
字节9: [尾块: C13, C23, C33] + 保留位
```
**2. 尾块权限解析**(C13 C23 C33组合)
| 二进制 | 密钥A读取 | 密钥A修改 | 控制位修改 | 密钥B读取 | 密钥B修改 |
|-------|----------|----------|-----------|----------|----------|
| `000` | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 |
| `010` | ✅允许 | ❌禁止 | ❌禁止 | ✅允许 | ❌禁止 |
| `100` | ✅允许 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 |
| `110` | ✅允许 | ❌禁止 | ❌禁止 | ✅允许 | ❌禁止 |
| `001` | ❌禁止 | ✅需密钥A | ✅需密钥A | ❌禁止 | ✅需密钥A |
| `101` | ✅允许 | ✅需密钥B | ✅需密钥B | ❌禁止 | ✅需密钥B |
| `011` | ✅允许 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 | ❌禁止 |
| `111` | ✅允许 | ✅需密钥B | ✅需密钥B | ✅允许 | ✅需密钥B |
**3. 默认控制位解析**(`FF 07 80`):
- 十六进制:`0xFF, 0x07, 0x80` → 二进制:`11111111 00000111 10000000`
- 对应权限:
- 块0-2:`C1x=1, C2x=1, C3x=1` → 可读/写/增值
- 尾块:`C13=1, C23=1, C33=0` → 密钥A可读,密钥B可读,**禁止修改**
> **重要提示**:修改控制位时需确保至少保留一个有效操作密钥,否则会导致扇区永久锁定[^2]。
### 操作安全建议
1. 修改密钥前务必**备份原控制位**
2. 首次操作使用测试卡(非重要数据卡)
3. 使用`0xFFFFFFFFFFFF`和`0x000000000000`双重测试
4. 修改后立即验证新密钥有效性
```c
// 验证新密钥
status = mfrc522.PCD_Authenticate(
MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A,
blockAddr,
&newKeyA, // 新密钥
&(mfrc522.uid)
);
```
---