实战：NFC一卡通
实战：NFC一卡通
首先，我们需要明白手机（即使有NFC）模拟门禁卡的两种主要方式：
- 模拟“卡号”：这是最常见的场景。大部分小区门禁、公司考勤等低频（125kHz）或高频（13.56MHz）的ID/IC卡，系统只识别一个唯一的卡序列号。手机NFC可以模拟这个卡号，从而实现开门。这也是为什么很多手机可以“复制”门禁卡。
- 模拟“完整的智能卡”：像公交卡、带有储值或加密信息的门禁卡，它们不仅仅是卡号，内部还有加密的扇区、余额、交易记录等。手机需要完全模拟这张卡的芯片和文件系统，并与读卡器进行复杂的加密交互。
第一步：关于“空白卡”
您在网上能买到的所谓“空白卡”，通常是以下几种：
- UID卡：一种特殊的IC卡，其卡号可以被改写。这是“复制”普通门禁卡（仅认卡号）最常用的工具。
- CUID卡/FUID卡：UID卡的升级版，抗干扰或防复制能力不同。
- 空白IC卡/ID卡：就是一张全新的、有自己卡号的卡。
关键点： 这些卡都是“被动”的存储介质，它们本身没有计算能力。而公交卡、加密门禁卡使用的是CPU卡，具备加密运算能力。您无法将CPU卡的核心加密功能“写入”一张普通的空白IC卡。
第二步：关于“写入信息”
- 对于仅认卡号的门禁：您需要一个写卡器（也是网上可以买到的小设备），连接到电脑或手机。然后使用特定软件，读取原卡的卡号，并将其写入到您的空白UID卡中。这个过程相对简单，成功率较高。
- 对于加密门禁/公交卡：
- 如果加密不严：有些老旧系统的加密算法可能被破解，有专门的软件和写卡器可以尝试“破解”并复制数据到空白卡。但这属于灰色地带。
- 如果加密严格：绝大多数公交卡和现代小区门禁都采用不可破解的加密算法。数据无法被读取，更无法写入到空白卡中。系统每次刷卡都是一次动态的加密验证过程，空白卡无法参与这个计算。
硬件
├── PN532模块（性价比高）
├── PN5180（支持更多协议）
├── ACR122U（成品方案）
└── ESP32+PN532（可编程方案）
2. 软件架构
基础架构：
├── NFC驱动层
├── 卡片管理引擎
├── 安全加密模块
└── 用户界面
加密系统：
- 银行卡：使用EMV标准，有硬件安全模块(SE)
- 公交卡：各有独立的加密系统
- 校园卡：通常使用专用加密算法
安全认证：
- 正规支付需要PCI-DSS认证
- 需要硬件安全模块(HSM/Secure Element)
法律风险
⚠️ 重要提醒：
- 复制支付卡片可能违反《电子银行安全管理办法》
- 涉及银行卡功能需要银联/银行授权
- 校园卡属于学校财产，复制可能违反校规
🔒 安全支付系统的关键要素
Apple Pay的安全架构
安全层次：
- 硬件层：Secure Element（安全元件）
- 加密层：令牌化(Tokenization)
- 验证层：生物识别/Touch ID/Face ID
- 动态数据：每笔交易使用动态安全码
✅ 合法的实现方案
1. 教育性项目（推荐）
基础NFC读写示例
import nfc
from smartcard import System
def read_nfc_tag():
# 读取普通NFC标签
pass
def write_nfc_tag(data):
# 写入公开格式的NFC标签
pass
2. 合法的卡片集成方案
- 申请银联/支付宝/微信支付的商户SDK
- 使用官方提供的交通卡API
- 参加学校的校园卡系统开放项目
3. 替代方案
推荐方案：
├── 使用手机厂商的NFC功能（如小米公交卡）
├── 申请虚拟交通卡
├── 使用银联的云闪付
└── 关注各城市的交通APP
🛠️ 技术学习路径
入门建议
- 先学习NFC协议基础（ISO 14443, ISO 15693）
- 了解加密学基础（AES, RSA）
- 研究开源NFC项目（libnfc, MIFARE）
- 实验普通NFC标签读写
进阶方向
- 研究智能卡安全架构
- 学习硬件安全模块(HSM)技术
- 了解支付行业的EMV标准
硬件部分：
- NFC控制器芯片：负责产生射频场、调制解调信号、遵循NFC通信协议（如ISO 14443 A/B, Felica）。
- 安全元件：这是最核心、最无法替代的部分。它是一个独立的、通过安全认证的芯片（可以集成在SoC、SIM卡或eSE嵌入式安全芯片中）。公交卡、银行卡、门禁密钥等所有敏感信息都存储和运行在安全元件中。它与外部读卡器的所有加密通信都在这个隔离的安全环境中完成，手机主操作系统都无法直接访问其内部数据。
- NFC天线：负责收发无线电波。
软件与系统部分：
- 操作系统底层驱动：与NFC控制器和安全元件通信。
- NFC服务框架：管理NFC的多种模式（读卡器、卡模拟、点对点）。
- 厂商/谷歌服务：提供卡模拟的API和管理界面（如华为钱包、小米钱包、Samsung Pay）。
- TSM平台对接：手机厂商需要与各地的公交卡公司、银行通过TSM平台进行安全对接，才能发行虚拟卡。
3. 技术上可能实现什么？
一个外接的NFC读卡器：
- 使用像
PN532、RC522这类常见的NFC开发板。 - 通过Type-C转串口或USB HID的方式连接手机。
- 开发一个手机APP，通过串口协议控制开发板去读取标签信息、写入空白标签。
- 功能：可以读取公交卡余额（如果未加密）、复制普通门禁卡号到UID卡、读取NFC标签内容等。这更像一个工具。
- 使用像
模拟最简单的门禁卡（仅卡号）：
如果您的门禁系统只识别卡号（UID），您可以将这个卡号预先写入到支持卡号回写的特殊卡片或标签中。
您的模块可以设计成“一键模拟”这个卡号。但这本质上还是“读卡器+一张特殊的可写卡”，而不是手机本身在模拟。
建议项目：制作一个“便携式NFC读卡/写卡器”，通过蓝牙或Type-C连接手机，用手机APP控制它来管理实体卡片。这是一个非常有价值且可行的创客项目。
学习路径：从Arduino + PN532开发板开始，学习NFC基础协议，再尝试通过USB与手机通信。
二、详细技术方案
1. 硬件选型建议
核心NFC读写模块：
- PN532模块：最经典的选择，支持ISO14443A/B、Mifare Classic等协议，价格便宜（约30-50元）
- ACR122U：USB接口，自带外壳，更适合成品化
- Proxmark3 Easy：专业级工具，功能强大但价格较高（300-800元），学习曲线陡峭
主控板选择：
- ESP32开发板：推荐！内置蓝牙/WiFi，可通过手机APP控制，也可独立工作
- Arduino Uno/Nano：简单易用，但需要额外增加显示/输入模块
- 树莓派Pico/Pico W：性能强大，性价比高
其他组件：
- 锂电池和充电模块（如TP4056）
- OLED显示屏（128x64）
- 按键或旋转编码器
- 蜂鸣器（操作反馈）
- 外壳（3D打印或定制）
2. 针对不同需求的具体实现方案
方案A：小区门禁卡复制
1 | # 技术流程示意 |
方案B：校园卡功能实现
重要前提：必须获得学校明确的技术授权！
1 | # 可能的技术路径： |
方案C：网页UUID开门方案分析
1 | # 您提到的housesuuid和communityuuid分析： |
3. 推荐的项目架构
基于ESP32的智能NFC工具方案：
1 | 硬件架构： |
4. 具体实施步骤
第一阶段：基础读卡器（1-2周）
- 购买PN532模块和ESP32开发板
- 连接硬件：I2C或UART方式连接PN532
- 烧录基础固件，测试读取各种卡片
第二阶段：门禁卡复制功能（1周）
- 实现UID读取和显示
- 实现UID写入空白卡功能
- 测试复制效果
第三阶段：校园卡分析（需谨慎）
- 先与学校确认合法性
- 使用Mifare Classic Tool等工具分析卡片结构
- 仅实现读取余额、消费记录等只读功能
第四阶段：成品化（2-3周）
- 设计PCB或使用洞洞板整合
- 3D打印外壳
- 开发简单用户界面
5. 技术难点与解决方案
| 难点 | 解决方案 |
|---|---|
| 加密卡读取 | 使用Proxmark3或ChameleonMini等专业工具 |
| 电源管理 | 使用低功耗模式，添加自动关机功能 |
| 用户界面 | 使用旋转编码器+OLED菜单系统 |
| 数据存储 | 使用ESP32的SPIFFS或外置SD卡 |
7. 学习资源推荐
开源项目参考：
Mifare Classic Tool（Android APP）ChameleonMini开源硬件项目Proxmark3社区固件
开发库：
- Arduino：
Adafruit_PN532库 - ESP-IDF：
esp32_nfclib - Python：
nfcpy、libnfc
社区：
- 看雪安全论坛
- GitHub上的RFID相关项目
- Reddit的/r/RFID板块
8. 替代方案建议
如果您的核心需求是便捷开门而非技术探索：
对于网页UUID开门：
- 制作一个ESP32设备，连接学校WiFi，通过HTTP API远程开门
- 使用物理按钮或手机蓝牙触发
对于校园卡：
- 直接购买学校官方合作的NFC手环
- 使用支持校园卡的智能手表
强烈建议您从 “ESP32 + PN532门禁卡复制器” 开始。这是一个完美的入门项目，技术成熟、资料丰富、成果可见。
实施优先级：
- 先实现基础读卡/显示功能
- 添加门禁卡复制（UID卡）
- 谨慎探索校园卡（先获取授权）
- 网页UUID开门建议作为独立项目