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应用程序对DESFire卡进行身份验证。我在此链接中使用示例解密从卡中获得的字节。为此，我排除了解密中的填充（在下面注释），因为DESFire文档指出了这一点。另外，如果我不这样做，解密将返回7个字节，用于输入8个字节。以下是我使用的DES和TripleDES解密功能：

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文件，我需要两种解密模式，即发送和接收。这篇博客文章对此有一些解释。

但是，DESFire加密与普通的DES /
CBC方案有所不同：PCD在发送数据时使用DES“发送模式”（在DES之前的Xor），而卡在接收数据时使用DES“接收模式”（在DES之后的Xor）。
）。但是，当PCD接收数据时，它将使用普通的DES /
CBC模式（在DES之后的Xor），而卡在发送数据时（在DES之前的Xor）将使用普通的DES发送模式。

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”始终为“ 91ae”，表示身份验证错误。我在这里做错了事，向卡发送了错误的数据。

谁能告诉我在这些模式下工作必须更改哪些代码？我应该对TripleDES之前/之后的数据进行XOR运算吗？

这不是真正的问题，但是我读到DesFire卡中的默认“密钥”是16个零字节。另外，文档指出，我需要将TripleDES用于密钥的16个字节，将DES用于密钥的8个字节。所以我正在使用并且需要使用TripleDES，因为我没有更改默认密钥，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XOR，而且我完全不应该涉及TripleDES的内部操作。我会在一段时间内尝试。

删除了内部的TripleDES行，只说了第一次看到问题的人。

Answer 1

好，我知道了。我的错误是我正在发送

3DES(randA + randB')

但是我应该发送

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

这是Android / Java的身份验证代码（很遗憾，这是当前在网上可以找到的唯一代码！）：

实际的验证码：

// 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是问题之一。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，我们发现了这种身份验证有时不起作用的原因。不用调用问题中的3DES函数，只需调用：

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