許小史

這是我之前的一個項目，目前這項目已經結束了，這項目是一套實體的遊戲，在要執行這個遊戲的時候，會要刷取一個會員卡，且為了要防止網路斷線客人就無法玩的問題，因此我們後來決定將客人的客戶編號、客戶名稱、儲值金額與一組申請金鑰的時間，這些資料除了存放到 Server 上之外，我們也會將這資料存放到客戶的會員卡中。

當然存資料進去之前除了卡片本身有設定密碼之外，存進去的資料我們也會使用 RSA 加密，加入那個申請金鑰的時間就是擔心就算是使用 RSA 加密，也會有被破解的一天，尤其是像目前已經出現量子電腦，這個 RSA 加密，在未來能夠被快速破解的日子離現在應該是不遠了，因此我們如果為了要防止這狀況，所以在每張會員卡中還加入了這個申請金鑰的時間，請這個時間會到微秒，這是認證的一個很重要的一環，如果使用者手上的時間與 Server 上紀錄的時間不同時，就會立即視為這張卡片失效，因此就算駭客能破解掉我們的 RSA 加密，他最多是破解掉這張卡片的數據，無法仿造其他卡片的資料，也止血於這張會員卡(好像扯遠了)。

我們當時在選擇會員卡的時候，最後我們是選擇了 Mifare 的卡片，在 Mifare Card 可能大家很陌生，他有另外一個叫法叫做 NFC 卡，這個名稱大家可能就很有感覺了，因為目前手機上應該都有這個功能了，NFC 跟 RFID 高頻的頻率都是一樣的，所以基本上我用 RFID 或是使用 NFC 都是可以讀取 Mifare 的卡片，NFC 跟 RFID 高頻的頻率是 13.56 MHz，差別在於 RFID 高頻感應距離大約有 5 公分，最長有遇過可以到 12 公分的感應距離 (如果要在更長的感應距離，必須要重新去跟 NCC 申請安規)，而 NFC 的感應距離只有 1~3 公分左右，所以有一陣子 NFC 我們又稱他為「碰一下」。

在 Mifare 的卡片中有明確的定義了卡片的容量大小，一般有分為 1K 跟 4K 的容量，當然還有更小的例如錢扣，只是沒有用過，他們的差別在於他可以存進去的資料內容，我們當時選定 Mifare 卡片是 1K 的，1K 跟 4K 的容量差別在於：

• 1K：16 個儲存區 (Sector)
• 4K：64 個儲存區

每個儲存區會有 4 個儲存塊 (Block)，每個儲存塊可以存放 16 個 Byte，因此 16 個儲存區 * 4 個儲存塊 * 16 Byte = 1024 Byte；必須要特別注意一點，這些儲存塊中並不是每一塊資料都能被寫入哦，詳細請參考圖1. Mifare 儲存區示意圖

• 第1個儲存區 (Sector)，是存放 CSN (Card-Select Number) ，這個儲存區塊是只能讀取不能寫入
  • 第 1~4 Byte 為 UID。
  • 第 5 Byte 為位元計數檢查碼（Bit Count Check)
  • 其餘的存放卡片製造商的資料
• 第2~16個儲存區(Sector)，才是存放 Data 的資料區，所以其實只有 15 個 Sector 可以存放資料
• 每個 Sector 有 4 個 Block，最後一個 Block 是存放 2 組金鑰（KeyA、KeyB），預設全為 0 或是全為「F」，正常來說是全為 F，因為 0 是代表空，但是真的有遇過預設是全為 0 的卡片
• 依此類推，真實可以存放的資料變成了 15 個 Sector * 3 個 Block * 16 Byte = 720 Byte，因此這部分必須要特別小心

另外有一件事情要特別注意的是，這些資料要存入或是要讀取出來的時候，都要被轉換成 16 進位的資料才能寫入，因此讀取出來的資料也是 16 進位的資料，也因為空間不大，因此在存放資料時必須要特別注意你要存放的內容格式。

你的一筆資料可以存放到他一個 Block，你也可以把資料串接起來用文字的方式串接後再存放，關鍵是你的要存的資料大小會不會超過，意思是說，我可以將資料這樣分配：

• 你可以分散式儲存
  • Sector 2 / Block 0：存放會員編號 (10 碼)
  • Sector 2 / Block 1：存放會員名稱 (10 碼)
  • Sector 2 / Block 2：存放會員儲值金 (4 碼，INT32 為 8 個 Byte)
  • Sector 3 / Block 0：存放申請金鑰日期(共 10 碼 yyyy/MM/dd)
  • Sector 3 / Block 1：存放申請金鑰時間(共 14 碼 HH:mm:ss)
  • Sector 3 / Block 2：存放申請金鑰微秒(共 5 碼 fffff)
• 你也可以集中式儲存
  • 會員編號@會員名稱@儲值金@申請金鑰時間(yyyy/MM/dd HH:mm:ss.fffff)
  • 依據上面計算大約需要60個字
• Json 的儲存放式
  • {"A":"會員編號", "B":"會員名稱", "C": "儲值金"....}
  • 必須要特別注意資料大小的問題

以上兩種方式都有人在用，我個人的建議是，如果你的資料不敏感，你可以直接用第一種分散式儲存方式，再加上 Mifare Card 本身的加密方式便可。但是如果當你的資料的敏感度是很高的，那我個人不建式採用第一種方式，會建議採用第二種或是第三種方式，但是如果是第三種方式就要特別注意 Json 的長度，畢竟它會多出很多的字節出來，而採用這一類集中式的儲存方式時，你可以再將資料進行 RSA 加密，經過 RSA 加密後資料的長度會在 300 ~ 400 個字節左右，再去拆解成每 16 個字節存在一個 Bolck，最終以400個字節來算，我的資料會被拆解分別放到 25 個 Block 中。

資料存放的方式可以有很多種方式儲存，反正最終你要存放的時候必須要轉換成 16 進位便可，因此資料儲存大置放會分成下列這幾種：

• ASCII 文字：
  • 就是英數字幾個字就算幾個 Byte 很好計算
  • 簡單說就是要將你的資料先轉換成 ASCII，再轉換成 Byte，在轉換成 16 進位儲存便可
• Bool：
  • 0 / 1，一個布林值只佔一個 Bit
  • 也就是一個 Byte 你可以存放 8 個 Bit 資料，一個欄位有 16 個 Byte，你可以存放128個布林值
  • 所以你可以將 128 個布林值轉換成一個 16 進位的資料來儲存
• Int 8：
  • 0~255的數字，其實 0~255 的數字你可以直接將它當成 ASCII 去儲存，因為是一樣的內容
• UInt16 / Int16：
  • 數字 0~65535 或是 -32767~32766，共佔了 4 個 Byte
  • 轉換也是先將 UInt16 / Int16 轉換成 Byte 再轉換成 16 進位儲存便可
• UInt32 / Int32：
  • 數字 0~4,294,967,295‬ 或是 -2,147,483,648~2,147,483,647，共佔了‬ 8 個 Byte
• UInt64 / Int64：
  • 數字 0~18,446,744,073,709,551,615或者 -9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807，剛剛好佔了‬ 16 個 Byte
• BCD：
  • BCD 的意思就是將16進位的符號去除掉 A~F 只取 0~9的值，作為是資料的內容基本上與數字一樣，一般比較少人會去使用 BCD，但是在高科技產業的機台會比較常見。
  • 因為不需要再額外做轉換，獲取到資料後便可以立即處理
• UniCode：
  • 中文字 / 韓語 / 日語 ... 等可以採用 Uni-Code的資料
  • Uni-Code的資料一個字會佔掉 2 個 Byte 這點要特別注意
  • 必須要先將中文字已 Uni-code 的編碼轉換成 Byte，再將 Byte 轉換成 16 進位的資料便可

上述的幾種資料型態都是可以將資料存入到 Mifare Card 卡，就看項目的需求與類型是要用哪一種方式去進行儲存，只要經過資料規劃，便可以很方便地去使用 Mifare Card 卡，其實你可以將 Mifare Card 卡當作是一個記事本來看，它說穿了就是一個文字儲存器，只是這個儲存器從虛擬的檔案，變成是一個實體，可以被人帶在身上的物品，並且透由特殊的工具，如 RFID / NFC ...等只要是射頻為 13.56 MHz 的頻率便可以將資料讀取出來或是寫入進去。

在 Mifare Card 中，其實是有一個小晶片，這個小晶片當中會外接天線，你將 Mifare Card 卡割開之後便可以看到天線了，RFID Reader 當發出讀取命令的時候，會去將數據透由頻率射出的方式向四處散射，而此時當 Mifare Card 這時候剛剛好接近讀卡機時，這時候的卡片天線因為接收到射頻，而射頻中會帶有微量的電壓 (大約2福特左右)，這個微量的電壓就可以驅動 Mifare Card 上的小晶片，而晶片這時候會在通訊訊號中，將參雜在其中的資料或是指令獲取出來，進行判斷指令識別、驗證與寫入或讀取數據，並在透由反波將數據夾雜在訊號中反送回去，這便是整個 Mifare Card 讀取的過程。

這邊有一個重點，就是因為它是透過天線去接收訊號，並透過訊號中的微電壓去驅動，因此如果在卡片的前後帶有載體，且載體是具有帶電系數的載體(如鐵、碳纖維... 等)時，這種狀況下很有可能會導致他無法運作，或者是當如果你將一片以上的卡片放在一起去感應時，可能會無法順利地讀取到你要的數據，因為你的反送書據可能會驅動第二張卡片，而第二張卡片會將反送資料當作指令在判讀，進而的視為這是無效指令，因此當你有一片以上的卡片要讀取時，一定要分開讀取，不要疊加在一起讀取。