ミファーレ

MIFARE Classic ICは、メモリがセグメントとブロックに分割され、アクセス制御のためのシンプルなセキュリティ機構を備えた基本的なメモリ記憶装置です。ASICベースで、演算能力は限られています。信頼性が高く低コストであるため、電子ウォレット、アクセス制御、企業IDカード、交通機関やスタジアムのチケット販売などに広く利用されています。認証と暗号化には、NXP独自のセキュリティプロトコル（Crypto-1）を使用しています。

MIFARE Classic暗号化が侵害されました。詳細は下記をご覧ください。 ^{[ 7 ] [ 8 ]}

1K メモリ搭載の MIFARE Classic は、1,024 バイトのデータストレージを 16セクターに分割して提供します。各セクターは、AとBと呼ばれる 2 つの異なるキーで保護されています。各キーは、読み取り、書き込み、値ブロックの増加などの操作を許可するようにプログラムできます。4K メモリ搭載の MIFARE Classic は、4,096 バイトを 40 セクターに分割して提供します。そのうち 32 セクターは 1K と同じサイズで、残りの 8 セクターは 4 倍のサイズです。MIFARE Classic Mini は、320 バイトを 5 セクターに分割して提供します。これらの IC タイプでは、セクターごとに 16 バイトがキーとアクセス条件用に予約されており、通常はユーザー データに使用できません。また、最初の 16 バイトにはカードのシリアル番号と特定の他のメーカー データが含まれており、読み取り専用です。これにより、これらのカードの実質的な記憶容量は、1Kメモリ搭載のMIFARE Classicで752バイト、4Kメモリ搭載のMIFARE Classicで3,440バイト、MIFARE Miniで224バイトに減少します。

Samsung TecTile NFCタグステッカーはMIFARE Classicチップを使用しています。つまり、NXP NFCコントローラーチップを搭載したデバイスのみがこれらのタグを読み書きできます。現時点では、BlackBerryの携帯電話、Nokia Lumia 610（2012年8月発売^{[ 9 ]}）、Google Nexus 4、Google Nexus 7 LTE、Nexus 10（2013年10月発売^{[ 10 ]}）はTecTileステッカーを読み書きできません。

MIFARE SAMは非接触型スマートカードではありません。端末がMIFARE製品に安全にアクセスし、端末とホスト（バックエンド）間の安全な通信を可能にするために、暗号鍵と暗号機能を安全に保存するように設計されたセキュアアクセスモジュールです。NXPからは、ISO/IEC 7816-2で定義されている接触型モジュール（PCM 1.1）とHVQFN32フォーマットのMIFARE SAMが提供されています。

MIFARE SAM AV2を非接触型スマートカードリーダーに統合することで、高度な暗号化機能と、暗号化認証およびデータ暗号化/復号化をサポートする設計が可能になります。 他のSAMと同様に、鍵を安全に保存し、非接触型カードとSAM間、およびSAMからバックエンドへのデータの認証と暗号化を実行する機能を提供します。従来のSAMアーキテクチャに加え、MIFARE SAM AV2はXモードをサポートしており、SAMをマイクロコントローラとリーダーICに同時に接続することで、非接触型端末の開発を迅速かつ容易に行うことができます。

MIFARE SAM AV2 は AV1 モードと AV2 モードを提供し、SAM AV1 と比較すると AV2 バージョンには公開鍵基盤(PKI)、SHA-1、SHA-224、SHA-256などのハッシュ関数が含まれています。MIFARE Plus とセキュア ホスト通信をサポートしています。どちらのモードでも同じ通信インターフェイス、暗号化アルゴリズム (Triple-DES 112 ビットおよび 168 ビットキー、Crypto1、AES-128、AES-192 を使用する MIFARE 製品、最大 2048 ビットキーのRSA )、および X モード機能を提供します。MIFARE SAM AV3 は NXP のセキュア アクセス モジュールの第 3 世代であり、MIFARE IC と NXP の UCODE DNA、ICODE DNA、NTAG DNA IC をサポートしています。^{[ 25 ]}

MIFARE製品ベースのスマートカードをデジタル化し、NFC対応のスマートフォンやウェアラブル端末で利用できるようにするクラウドベースのプラットフォーム。これにより、モバイル交通チケット、モバイルアクセス、モバイルマイクロペイメントなどの新しいスマートシティのユースケースが可能になります。^{[ 26 ]}

MIFARE Classic ICで使用される暗号化方式は48ビットキーを使用します。^{[ 35 ]}

2007年12月のカオス通信会議でのHenryk PlötzとKarsten Nohlによるプレゼンテーション^{[ 36 ]}では、MIFARE Classicチップで使用されているアルゴリズムの部分的なリバースエンジニアリングについて説明されました^{[ 37 ]} 。このチップのリバースエンジニアリングのプロセスを説明した論文は、2008年8月のUSENIXセキュリティ会議で発表されました^{[ 38 ] 。}

2008年3月、ラドバウド大学ナイメーヘン校のデジタルセキュリティ研究グループ^{[ 7 ]}は、MIFARE Classicチップを使用しているOVチップカードの完全なリバースエンジニアリングを行い、その内容をクローンおよび操作できることを公表した^{[ 39 ]} 。実証には、 125kHz/13.56MHzの研究機器であるProxmark3デバイスを使用した^{[ 40 ]} 。回路図とソフトウェアは、2007年にJonathan WesthuesによってフリーのGNU General Public Licenseの下で公開された。彼らは、libnfcライブラリと組み合わせた通常の市販のNFCリーダーだけでカードのみの攻撃を実行できることを実証した。  

ラドバウド大学は、MIFARE Classicのセキュリティに関する4つの科学論文を発表した。

• MIFARE Classicに対する実践的な攻撃^{[ 41 ]}
• MIFARE Classicの解体^{[ 42 ]}
• MIFARE Classicカードをワイヤレスでスリ取る^{[ 43 ]}
• 強化されたMIFARE Classicカードに対する暗号文のみの暗号解読^{[ 44 ]}

これらの攻撃を受けて、オランダ内務・王国関係大臣は、オランダのライクスパスの導入を2008年第4四半期から前倒しできるかどうか調査すると述べた。^{[ 45 ]}

NXPは仮差止命令を申し立てて2番目の記事の公開を阻止しようとした。しかし、裁判所は「科学研究の発表は民主主義社会において大きな重みを持つものであり、チップの深刻な問題について社会に知らせることはリスクを軽減することを可能にするため、同様に重要である」と指摘し、仮差止命令は却下された。^{[ 46 ] [ 47 ]}

両方の独立した研究結果は、製造元のNXPによって確認されています。^{[ 48 ]}これらのカードへの攻撃は、オランダのすべての公共交通機関で唯一受け入れられるカードとしてOVチップカードのさらなる導入を止めることはなく、何事もなかったかのように続きました^{[ 49 ]}が、2011年10月にOVチップカードを担当するTLS社は、カードの新バージョンは不正利用に対してより保護されていると発表しました。^{[ 50 ]}

MIFARE Classic 暗号化Crypto-1 は、約 50 ビットの既知の (または選択された) キーストリームが利用可能であれば、2008 年のラップトップで約 200 秒で解読できます^{[ 51 ]}。この攻撃は、特定の (一般的な) 状況下で傍受されたトランザクションからキーを明らかにし、またはリーダー デバイスに挑戦することで攻撃者がキーを知ることを可能にします。

別の攻撃では、ラップトップ上で約40ミリ秒で秘密鍵を復元できます 。この攻撃では、正当なリーダーによる（部分的な）認証試行が1回だけで済みます。^{[ 8 ]}

さらに、有効なリーダー デバイスの助けを借りずにカードに直接作用する攻撃がいくつか存在します。^{[ 52 ]}これらの攻撃は NXP によって認められています。^{[ 53 ]} 2009 年 4 月に、MIFARE Classic に対する新しくより優れたカードのみの攻撃が発見されました。これは、Eurocrypt 2009 のランプ セッションで最初に発表されました。^{[ 54 ]} この攻撃は SECRYPT 2009 で発表されました。^{[ 55 ]} これまでで最新かつ最速のこの攻撃の完全な説明は、IACR プレプリント アーカイブでも見つけることができます。^{[ 56 ]} 新しい攻撃は、MIFARE Classic に対するこれまでのすべてのカードのみの攻撃を 10 倍以上改善し、実行時間は瞬時で、コストのかかる事前計算を必要としません。新しい攻撃により、カードへの約 300 回のクエリで、ワイヤレスのやり取りを介して MIFARE Classic カードの任意のセクターの秘密鍵を復元できます。この手法は、ナイメーヘン・オークランドの論文で紹介されているネスト認証攻撃と組み合わせることで、後続の鍵をほぼ瞬時に復元できる。両方の攻撃を組み合わせ、Proxmark3などの適切なハードウェア機器を使用すれば、MIFARE Classicカードを10秒以内に複製できるはずだ。これは、これまで考えられていたよりもはるかに高速である。

これらのカードのみの攻撃に対抗するため、2011 年頃に MIFARE Classic EV1 などの新しい「強化された」カードがリリースされました。^{[ 57 ]}これらのバリアントは、それまで一般に知られていたすべてのカードのみの攻撃に対して耐性があり、オリジナルの MIFARE Classic との下位互換性も維持されています。2015 年に、このような強化されたバリアントから秘密鍵を復元できる新しいカードのみの攻撃が発見されました。^{[ 58 ]} この攻撃の発見以来、NXP は MIFARE Classic 製品ベースのシステムからよりセキュリティの高い製品に移行することを公式に推奨しています。^{[ 59 ]}

2010 年 11 月、ルール大学のセキュリティ研究者らは、MIFARE 製品ベースのカードに対するサイドチャネル攻撃の詳細を記した論文を発表した。 ^{[ 60 ]}この論文では、MIFARE DESFire 製品ベースのカードは、市販のハードウェアで約 25 ドルのコストで簡単にエミュレートできることが実証された。著者らは、このサイドチャネル攻撃により、カードを約 100 ミリ秒でクローンできると主張した。さらに、論文の著者らは、オリジナルのクローン作成デバイスのハードウェア回路図を含め、その後、対応するソフトウェア、ファームウェア、および改良されたハードウェア回路図を GitHub で公開した。^{[ 61 ]}

2011年10月、ドイツのボーフムにあるルール大学のDavid OswaldとChristof Paarは、約3,000ドルで構築できる機器を使用して、カードに対する「サイドチャネル」攻撃を成功させる方法を詳しく説明しました。「MIFARE DESFire MF3ICD40の破り方：実世界の電力分析とテンプレート」^{[ 62 ]}と題されたこの論文で、彼らは、システムインテグレーターは提示された攻撃から生じる新たなセキュリティリスクを認識し、使用されている3DES暗号の数学的セキュリティに頼ることはもはやできないと述べています。したがって、例えば決済やアクセス制御ソリューションで使用されるスマートカードの改ざんやクローン作成などを回避するには、適切な対策を講じる必要があります。一方では、バックエンドでの多層的な対策により、基盤となるRFIDプラットフォームが安全でない場合でも脅威を最小限に抑えることができます」とNXPは声明^{[ 63 ]}で述べ、この攻撃は再現が困難であり、2011年末に製品の販売を中止する計画を既に立てていたと付け加えました。NXPはまた、「また、攻撃が成功した場合の影響は、個々のインフラストラクチャのエンドツーエンドのシステムセキュリティ設計と、NXPが推奨する多様な鍵が使用されているかどうかに依存します。この場合、盗難または紛失したカードは、オペレーターが不正行為を検出してカードをブラックリストに登録するだけで簡単に無効化できますが、この操作はオペレーターがこれらのメカニズムを実装していることを前提としています。これにより、商業目的で攻撃を再現することはさらに困難になります」と述べています。

2012年9月、セキュリティコンサルタント会社Intrepidus ^{[ 64 ]}は、アムステルダムで開催されたEU SecWestイベント^{[ 65 ]}で、「NFCで無料の乗車と宿泊（携帯電話で）」と題した講演で、ニュージャージー州とサンフランシスコの公共交通機関で使用されているMIFARE Ultralight製品ベースの運賃カードがAndroidアプリケーションを使用して操作でき、旅行者がカード残高をリセットして無料で乗車できることを実証しました。^{[ 66 ]}これはチップへの直接攻撃ではなく、デバイス上の保護されていないレジスタを再ロードするものですが、ハッカーが値を置き換えてカードが有効であることを示すことができます。レジスタのコピーをオンラインで保持して値を分析し、疑わしいカードをホットリストに追加することで、これを克服できます。 NXPは、2008年に3DES保護を備えたMIFARE Ultralight Cを導入し、2012年11月にはそのようなリロード攻撃を防ぐために3つのデクリメント専用カウンタを備えたMIFARE Ultralight EV1 ^{[ 67 ]}を導入したと指摘して対応した。

• 南アフリカ、ノースウェスト大学 – 学生/職員ID、アクセス制御、図書館、学生食堂、スポーツアプリケーション、支払い^{[ 131 ]}
• ケンブリッジ大学^{[ 132 ]} – 学生/職員IDとアクセスカード、図書館カード、一部のカレッジでの食堂の支払い^{[ 133 ]}
• クイーンズランド大学– 職員および学生ID、アクセス制御、図書館、コピー/印刷、建物アクセス（MIFARE DESFire EV1）^{[ 134 ]}