DESFire EV1 CRC32的原理与VB .Net实现

提示：

这些内容仅用于DESFire EV1卡片。不带EV的DESFire卡使用CRC16而非CRC32。此外，参与CRC计算的数据也不同。

在DESFire EV1卡片中，修改密钥（ChangeKey，0xC4）命令，新密钥的CRC32，是根据密钥本身计算出来的。

而Cryptogram的CRC32，是由命令（0xC4）+密钥号（Key No.）+未加密的Cryptogram本身计算出来的。

请注意：DESFire的DES密钥长度至少为16字节。如果密钥的前8字节和后8字节完全相同，则该密钥为单DES密钥（而非2K3DES密钥）。使用单DES密钥（高低8字节相同）通过认证的，过程密钥（Session Key）只使用前8字节（RndA的前4字节+RndB的前4字节）。

为了便于理解或编写代码，也可认为单DES过程密钥长度为16字节，且前后8字节是相同的。

In case of WANTED single DES operation (leading 8 bytes of the secret key are identical to the trailing 8 bytes), only the first 8 bytes of the session key (RndA1st half + RndB1st half) are used for further cryptographic operations, the trailing 8 bytes must not be used.

《MF3 IC D40 Product Specification Revision 3.1 (April 2004)》P11。

提示：以下的例子是从网上搬运来的，里面的数据仅供参考，不一定完全正确。

使用默认的2K3DES密钥#0（密钥的值全是0x00）进行认证

*** Authenticate(KeyNo= 0, Key= 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 (DES))
Sending:  <1A 00>
Response: 
* RndB_enc:   B8 90 04 7F 2D C8 D6 8B
* RndB:       74 B8 43 5F CB A0 B6 75
* RndB_rot:   B8 43 5F CB A0 B6 75 74
* RndA:       92 31 34 8B 66 35 A8 AF
* RndAB:      92 31 34 8B 66 35 A8 AF B8 43 5F CB A0 B6 75 74
* RndAB_enc:  7C 84 6A 50 7B 9B 6E 68 64 BC 33 72 A3 06 A8 C1
Sending:  
Response: <00 B7 96 DD 3F 81 15 45 F3>
* RndA_enc:   B7 96 DD 3F 81 15 45 F3
* RndA_dec:   31 34 8B 66 35 A8 AF 92
* RndA_rot:   31 34 8B 66 35 A8 AF 92
* SessKey:    92 30 34 8A 74 B8 42 5E 92 30 34 8A 74 B8 42 5E (DES)

修改2K3DES密钥，密钥号#0。（用于认证的密钥编号与欲修改的密钥编号相同）

*** ChangeKey(KeyNo= 0)
* SessKey:       B4 28 2E FA 9E B8 2C AE B4 28 2E FA 9E B8 2C AE (DES)
* SessKey IV:    00 00 00 00 00 00 00 00
* New Key:       00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 (2K3DES)
* CRC Crypto:    0x5001FFC5
* Cryptogram:    00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 C5 FF 01 50 00 00 00 00
* CryptogrEnc:   87 99 59 11 8B D7 7C 70 10 7B CD B0 C0 9C C7 DA 82 15 04 AA 1E 36 04 9C
Sending:  
Response: <00>

CRC32：0x5001FFC5（或C5 FF 01 50），是由C4 00 00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80计算出的。

因为欲修改的密钥与当前认证使用的密钥相同（指密钥号相同），因此后面Cryptogram最后4字节为0x00。

修改2K3DES密钥，密钥号#1。（用于认证的密钥编号与欲修改的密钥编号不同，注意是不同！）

*** ChangeKey(KeyNo= 1)
* SessKey:       9C 70 56 82 5C 08 9E C8 9C 70 56 82 5C 08 9E C8 (DES)
* SessKey IV:    00 00 00 00 00 00 00 00
* New Key:       00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 (2K3DES)
* Cur Key:       00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 (DES)
* CRC Crypto:    0xD7A73486
* CRC New Key:   0xC4EF3A3A
* Cryptogram:    00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 86 34 A7 D7 3A 3A EF C4
* CryptogrEnc:   7D 83 D3 4E FB 6C 84 98 48 E2 D6 37 AD A2 D0 87 14 36 1A E6 C4 63 14 52
Sending:  
Response: <00 1D 5C 27 97 10 86 30 8D>
CMAC:         1D 5C 27 97 10 86 30 8D

CRC32：0xD7A73486（或86 34 A7 D7），是由C4 01 00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80计算出的。

CRC32：0xC4EF3A3A（或3A 3A EF C4），是由00 10 20 31 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80计算出的。

AES的密钥有额外一个字节的密钥版本（KeyVersion），在修改AES密钥时，计算Cryptogram的CRC32需要包括密钥版本字节。

修改AES密钥：

*** ChangeKey(KeyNo= 1)
* SessKey:       1C D3 8E BD 95 F3 1C 8A B8 7F 0A C9 C4 EB 64 C6 (AES)
* SessKey IV:    00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
* New Key:       00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 (AES)
* Cur Key:       00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 (AES)
* CRC Crypto:    0x84B47033
* CRC New Key:   0x1979E3BF
* Cryptogram:    00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 10 33 70 B4 84 BF E3 79 19 00 00 00 00 00 00 00
* CryptogrEnc:   30 23 FA 06 2D 25 0A 04 35 BA E9 45 CA BE 96 5D 62 2A 47 1D 32 5D 1D 42 EA 81 44 41 CB 1A 20 C3
Sending:  
Response: <00 9B 68 30 91 50 E0 72 5E>
CMAC:         9B 68 30 91 50 E0 72 5E

CRC32：0x84B47033（或33 70 B4 84），是由C4 01 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80 10计算出的。（0x10是密钥版本号）

CRC32： 0x1979E3BF（或BF E3 79 19），是由00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A0 B0 B0 A0 90 80计算出的。

下面，用VB .Net实现DESFire中的CRC32算法。

    Public Shared Function CRC32_JAMCRC(ByVal InputBytes() As Byte) As Byte()
        If InputBytes Is Nothing OrElse InputBytes.Length < 1 Then
            Return Nothing
        End If

        Dim tmp1, tmp2 As UInteger
        Dim CRC As UInteger = &HFFFFFFFFUI  '用&H表示十六进制数，默认使用32位有符号整数（Integer）表示。后面加上UI，表示它是32位无符号整数（UInteger）
        Dim Polynomial As UInteger = &HEDB88320UI  '0x04C11DB7逆序
        Dim i, j As Integer
        Dim uCRC(3) As Byte

        For i = 0 To InputBytes.Length - 1
            tmp1 = (CRC >> 8) And &HFFFFFFUI
            tmp2 = CUInt(CRC Xor InputBytes(i)) And &HFF
            For j = 0 To 7
                If (tmp2 And 1) = 1 Then
                    tmp2 = (tmp2 >> 1) Xor Polynomial
                Else
                    tmp2 = tmp2 >> 1
                End If
            Next
            CRC = tmp1 Xor tmp2
        Next

        'DESFire在APDU中的CRC，默认是低字节在前。BitConverter的输出也是低字节在前。本函数输出的字节数组，可以直接扔到APDU里使用，无需再转换。
        uCRC = BitConverter.GetBytes(CRC)

        Return uCRC
    End Function