关于IC卡的基本介绍

先对相关的基础知识进行一下讲解。

RFID：叫射频识别技术，分为接触式（需要插卡）与非接触式（只需刷卡），NFC就是从这个技术发展而来的，包含多个频段，915MHz，125KHz，13.56MHz，2.4GHz等。
ID卡：主要工作在125KHz，只有一个身份识别码，判断方式就是卡身有一串卡号，使用时需要联网进行操作。
IC卡：主要工作在13.56MHz，里面有存储空间，可以进行读写，脱机工作（公交卡，门禁卡等）。
NFC：近场通讯技术，只能工作在13.56MHz，所以能读取全部工作在这个频段的卡，是属于RFID技术的，但是又有新的功能，可以理解为RFID的子类。

日常较多接触的是13.56频段的IC卡,由于不同的厂家生产的不同的芯片，数据格式与通信协议是不同的，所以需要对应，Android在这方面是有完整的底层支持的，你看到的NfcA、NfcB、NfcF、NfcV、IsoDep、Ndef这些就是对应不同的数据格式或者通讯协议的。举个例子，nxp公司的MIFARE Classic数据格式就是NfcA，MIFARE DESFire数据格式是IsoDep，二代身份证用的就是NfcB，Sony生产的Felica用的就是NfcF，德州仪器的VicinityCard卡用的是NfcV。

MIFARE Classic S50内部结构

公司使用的是MIFARE Classic S50的IC卡，也叫M1卡，是市面上较常见的类型。

存储大小1k，分为16个扇区，每个扇区分四个块，每块可以储存十六个字节的数据。第0扇区的第0块为厂家信息，无法修改，IC卡的卡号便是读取的这里。扇区最后一块，也就是第三块是密码块。

扇区密码块数据结构详解

每个扇区的最后一块为密码块，每个扇区的密码独立，所以十六个扇区可以有十六个不同的密码，读取扇区数据前需要核对对应密码，校验成功才能读取。密码块可以分为三部分来理解。
密码块十六个字节，前六个字节是密码A，中间四个字节是控制位，后六个字节是密码B。一般新买的卡片，密码A和密码B都是ff ff ff ff ff ff（16进制），所以新卡可以直接通过这个密码读取到卡号。新卡控制位默认是ff 07 80 69，密码块总结就是：6个字节的密码A + 4个字节密钥控制位 + 6个字节的密码B。
关于控制位的算法与逻辑较复杂，有兴趣的可以看这个：控制位解读与 IC卡详解

我这里可以初略总结一下：
1.默认方式
控制位为“FF 07 80 69”，这种方式下密钥A或密钥B都可以读写数据区，密钥A可写密钥区，优点是密钥控制字无需重新计算，读写方便，缺点是安全性能差，密钥A容易泄露。

2.密钥B写方式
控制位为“7F 07 88 69”，这种方式下密钥A或密钥B都可以读写数据区，而对于密钥区只能由密钥B来写。优点是密钥B权限最高，只要知道密钥B，无论密钥A写成什么都可以改写，由最高管理员掌握密钥B，可下发多种密钥A的一般管理员，一般不会废卡的。缺点是密钥B很重要，一旦忘记，卡就不能再改写密钥了。

3.A读B写方式
控制位为“08 77 8F 69”，这种方式下由密钥A读密钥B来写，可以说是上面一种方式的变体，对于密钥B有更强的保护。

4.只读不写方式
控制位为“FF 00 F0 69”，这种方式下密钥A或密钥B都可以读数据区，但都不能写数据区（数值可减少，不能增加），密钥A可以改写密钥区。这种方式对于数据是极大的保护，尤其是定额卡，里面的钱只能减少而不能增加。

需求分析

公司使用S50的IC卡，需要实现读取卡号，写入与修改数据，对写入的数据加密。保密等级要求不高，所以使用默认的存取控制就行。

代码实现

下面展示Android代码的实现。对了，记得在AndroidManifest里增加权限：

<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />

读取数据

/*** @author wy* 读取工具类*/
public class NfcReadHelper {private Tag tag;private NFCCallback callback;private static NfcReadHelper helper;/*** 默认初始密码*/private byte[] bytes = {(byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff};public NfcReadHelper(Intent intent) {this.tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);}/*** 单例初始化** @param intent* @return*/public static NfcReadHelper getInstence(Intent intent) {if (helper == null) {helper = new NfcReadHelper(intent);}return helper;}/*** 设置NFC卡的密码** @param str* @return*/public NfcReadHelper setPassword(String str) {if (null != str && (str.length() <= 6)) {for (int i = 0; i < str.length(); i++) {bytes[i] = (byte) str.charAt(i);}}return helper;}/*** 读取NFC卡的全部信息** @param callback*/public void getAllData(final NFCCallback callback) {ThreadPoolManager.getInstance().execute(() -> {Map<String, List<String>> map = new HashMap<>();MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tag);if (null != mfc) {try {//链接NFCmfc.connect();//获取扇区数量int count = mfc.getSectorCount();//用于判断时候有内容读取出来boolean flag = false;for (int i = 0; i < count; i++) {List<String> list = new ArrayList<>();//验证扇区密码，否则会报错（链接失败错误）boolean isOpen = mfc.authenticateSectorWithKeyA(i, bytes);if (isOpen) {//获取扇区里面块的数量int bCount = mfc.getBlockCountInSector(i);//获取扇区第一个块对应芯片存储器的位置int bIndex = mfc.sectorToBlock(i);//String data1 = "";for (int j = 0; j < bCount; j++) {//读取数据byte[] data = mfc.readBlock(bIndex);bIndex++;list.add(byteToString(data));}flag = true;}map.put(i + "", list);}if (flag) {callback.callBack(map);} else {callback.error();}} catch (Exception e) {callback.error();e.printStackTrace();} finally {try {mfc.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}});}/*** 读取NFC卡的特定扇区信息** @param a        扇区* @param b        块* @param callback*/public void getData(final int a, final int b, final NFCCallback callback) {ThreadPoolManager.getInstance().execute(() -> {Map<String, List<String>> map = new HashMap<>();MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tag);if (null != mfc) {try {mfc.connect();int count = mfc.getSectorCount();if (a < 0 || a > count - 1) {callback.error();return;}int bCount = mfc.getBlockCountInSector(a);if (b < 0 || b > bCount - 1) {callback.error();return;}boolean isOpen = mfc.authenticateSectorWithKeyA(a, bytes);if (isOpen) {int bIndex = mfc.sectorToBlock(a);byte[] data = mfc.readBlock(bIndex + b);callback.callBack(byteToString(data));} else {callback.error();}} catch (Exception e) {callback.error();e.printStackTrace();} finally {try {mfc.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}} else {callback.error();}});}/*** 返回监听类*/public interface NFCCallback {/*** 返回读取nfc卡的全部信息** @param data 前面代表扇区 四个块的数据用#号隔开*/default void callBack(Map<String, List<String>> data){};void callBack(String data);void error();}/*** 将byte数组转化为字符串(带字母的)** @param src* @return*/public static String byteToString(byte[] src) {StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();if (src == null || src.length <= 0) {return null;}char[] buffer = new char[2];for (int i = 0; i < src.length; i++) {buffer[0] = Character.forDigit((src[i] >>> 4) & 0x0F, 16);buffer[1] = Character.forDigit(src[i] & 0x0F, 16);System.out.println(buffer);stringBuilder.append(buffer);}return stringBuilder.toString();}/*** 将byte数组转化为字符串(纯数字，十位数)** @param src* @return*/public static String byteToString_num(byte[] src) {byte[] bytes2 = new byte[src.length];for (int i = 0; i < src.length; i++) {bytes2[i] = src[src.length - 1 - i];}String carstr = new BigInteger(AppUtils.bytesToHexString(bytes2, bytes2.length), 16).toString();StringBuffer carsb = new StringBuffer(carstr);if (!TextUtils.isEmpty(carstr)) {int te = 10 - carstr.length();for (int i = 0; i < te; i++) {carsb.insert(0, "0");}}return carsb.toString();}
}

写入数据

/*** @author wy* 写入工具类*/
public class NFCWriteHelper {private Tag tag;private NFCCallback callback;private static NFCWriteHelper helper;/*** 默认初始密码*/private byte[] bytes = {(byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff, (byte) 0xff};private static int PASSWORD_LENTH = 6;public NFCWriteHelper(Intent intent) {this.tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);}/*** 单例初始化** @param intent* @return*/public static NFCWriteHelper getInstence(Intent intent) {if (helper == null) {helper = new NFCWriteHelper(intent);}return helper;}/*** 设置NFC卡的读取密码** @return*/public NFCWriteHelper setReadPassword(byte[] bytes) {this.bytes = bytes;return helper;}/*** 设置NFC卡的读取密码** @param str* @return*/public NFCWriteHelper setReadPassword(String str) {if (null != str && (str.length() <= PASSWORD_LENTH)) {for (int i = 0; i < str.length(); i++) {bytes[i] = (byte) str.charAt(i);}}return helper;}/*** 写卡** @param str      书写内容，16个字节* @param a        书写的扇区 (从0开始数)* @param b        书写的块(从0开始数)* @param callback 返回监听*/public void writeData(String str, int a, int b, NFCCallback callback) {MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tag);byte[] data = new byte[16];if (null != mfc) {try {//连接NFCmfc.connect();//获取扇区数量int count = mfc.getSectorCount();//如果传进来的扇区大了或者小了直接退出方法if (a > count - 1 || a < 0) {callback.isSusses(false);return;}//获取写的扇区的块的数量int bCount = mfc.getBlockCountInSector(a);//如果输入的块大了或者小了也是直接退出if (b > bCount - 1 || b < 0) {callback.isSusses(false);return;}//将字符转换为字节数组for (int i = 0; i < 16; i++) {if (i < str.length()) {data[i] = (byte) str.charAt(i);} else {data[i] = (byte) 'f';}}//验证扇区密码boolean isOpen = mfc.authenticateSectorWithKeyA(a, bytes);if (isOpen) {int bIndex = mfc.sectorToBlock(a);//写卡mfc.writeBlock(bIndex + b, data);callback.isSusses(true);} else {callback.isSusses(false);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();callback.isSusses(false);} finally {try {mfc.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}/*** 修改密码** @param password 书写密码，16个字节* @param a        书写的扇区* @param callback 返回监听*/public void changePasword(String password, int a, final NFCCallback callback) {MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tag);byte[] data = new byte[16];if (null != mfc) {try {mfc.connect();if (password.length() != PASSWORD_LENTH) {callback.isSusses(false);return;}int count = mfc.getSectorCount();if (a > count - 1 || a < 0) {callback.isSusses(false);return;}//将密码转换为keyAfor (int i = 0; i < password.length(); i++) {data[i] = (byte) password.charAt(i);}//将密码转换为KeyBfor (int i = 0; i < password.length(); i++) {data[i + password.length() + 4] = (byte) password.charAt(i);}//输入控制位data[password.length()] = (byte) 0xff;data[password.length() + 1] = (byte) 0x07;data[password.length() + 2] = (byte) 0x80;data[password.length() + 3] = (byte) 0x69;//验证密码boolean isOpen = mfc.authenticateSectorWithKeyA(a, bytes);if (isOpen) {int bIndex = mfc.sectorToBlock(a);int bCount = mfc.getBlockCountInSector(a);//写到扇区的最后一个块mfc.writeBlock(bIndex + bCount - 1, data);callback.isSusses(true);} else {callback.isSusses(false);}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();callback.isSusses(false);} finally {try {mfc.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}/*** 返回监听类*/public interface NFCCallback {/*** 返回是否成功** @param flag*/void isSusses(boolean flag);}
}

写入这里包含了密码修改的实现。

NFC工具软件

读写IC卡有个好使的软件推荐推荐，在开发的时候可以使用这个软件对比数据：
NFC Reader Tool

总结

每一个新需求都是一次新的学习机会，这又是一个我未踏足过的知识面，希望自己无限进步，永远不会失去对新事物的好奇和热情。如果这篇博客对你有帮助，请点个赞。

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