## 개요

MIFARE DESFire EV1 카드는 NXP에서 만든 근거리 무선(NFC) 스마트카드 계열로, 교통카드·출입통제·전자지갑 등 다양한 서비스에서 많이 사용된다. 이 카드는 단순한 UID 저장용 태그가 아니라, 내부에 애플리케이션과 파일 시스템을 가진 작은 보안 칩에 가깝다.

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이 노트는 첨부된 DESFire 프로토콜 역공학 문서를 바탕으로, 특히 네이티브 명령 집합과 AES 기반 인증 흐름을 중심으로 내용을 정리한다. 공식 데이터시트가 아닌 커뮤니티 기반 역공학 자료이므로, 세부 값이나 동작은 실제 카드/리더 테스트로 반드시 검증하는 것이 좋다.

## DESFire EV1 카드 논리 구조

DESFire EV1은 계층 구조를 가진다. 가장 바깥 단계가 카드 자체(PICC, Card Level)이고, 그 안에 여러 개의 애플리케이션(Application)이 존재하며, 각 애플리케이션 안에는 여러 종류의 파일(File)이 들어있다. 이렇게 구조화되어 한 장의 카드로 교통·출입·포인트 등 서로 다른 서비스가 논리적으로 분리된 공간을 사용할 수 있다.

애플리케이션은 3바이트 애플리케이션 ID(AID)로 식별된다. 리더는 먼저 `Select Application` 명령으로 원하는 AID를 선택한 뒤, 그 애플리케이션 내의 파일을 읽거나 쓴다. AID 0x000000은 카드 레벨(기본 애플리케이션)을 의미하며, 카드 전체 설정과 카드 마스터 키에 관련된 명령은 이 AID를 선택한 상태에서 수행된다.

각 애플리케이션에는 여러 개의 파일을 둘 수 있다. 파일은 번호(파일 ID)로 식별되며, 표준 데이터 파일, 백업 데이터 파일, 값(value) 파일, 선형/순환 레코드 파일 등 여러 타입을 지원한다. 카드 전체 용량(예: 4K)은 정해져 있지만, 실제로 저장하는 데이터는 대부분 짧은 값이나 식별자 정도인 경우가 많다.

카드에는 "트랜잭션" 개념도 있다. 백업 데이터 파일, 값 파일, 레코드 파일에 대해 여러 변경을 한 번에 커밋(commit)하거나, 중간에 문제 발생 시 롤백(Abort)할 수 있는 구조를 제공한다. 이 덕분에 전송 중 오류나 전원 차단이 발생해도 파일 일관성을 유지할 수 있다.

## 키와 인증 구조

DESFire EV1은 대칭키 기반 인증만을 지원한다. 즉 카드와 리더(또는 백엔드 시스템)가 동일한 비밀 키를 공유하고 있고, 이 키를 이용하여 서로를 인증한다. 공개키 방식은 지원하지 않으므로, 리더에서 키가 유출되면 동일한 키로 위조 카드를 만들 수 있다는 점을 반드시 고려해야 한다.

카드에는 두 수준의 키가 있다. 첫 번째는 카드 레벨 마스터 키(기본 AID 0의 키)이고, 두 번째는 각 애플리케이션마다 존재하는 마스터 키와 추가 키들이다. 각 애플리케이션은 최대 14개의 키(마스터 포함)를 가질 수 있고, 이 키들을 파일 접근 제어에 사용한다. 키 알고리즘은 DES, 3DES, 3K3DES, AES를 지원하지만, 첨부 문서는 AES에 초점을 맞추고 있다.

파일마다 접근 권한 구조가 있다. 일반적으로 읽기, 쓰기, 읽기/쓰기, 설정 변경 등의 권한에 대해 각각 어떤 키 번호로 인증해야 하는지가 지정된다. 어떤 권한을 아무나 사용할 수 있도록 "자유 접근"으로 설정할 수도 있고, 완전히 차단하도록 할 수도 있다. 애플리케이션 자체에도 "이 애플리케이션의 키를 변경할 때 필요한 키는 무엇인지" 등 키 설정이 존재한다.

인증은 명령 수준에서 수행되며, 한 번 인증이 성공하면 그 뒤의 명령에 대해 세션이 유지된다. 이때 세션 키가 생성되고, 이후 통신에서 암호화·무결성 보호에 사용된다. 세션은 다시 인증하거나 카드를 재접촉하면 새로 시작된다.

## 통신과 명령/응답 포맷

DESFire EV1은 물리적으로는 ISO/IEC 14443-A (NFC Type A) 인터페이스를 사용한다. 리더 칩(PN532 등)이 카드를 발견하면, 안티콜리전(anti-collision)과 선택(select) 과정을 통해 특정 카드 하나를 활성화하고, RATS 등의 과정을 거친 뒤에 DESFire 네이티브 명령을 주고받게 된다.

네이티브 명령은 간단한 구조를 가진다. 명령은 항상 1바이트의 "커맨드 코드"로 시작하며, 그 뒤에 필요한 인자 데이터가 붙는다. 응답도 마찬가지로 1바이트의 "상태 코드"로 시작하고, 그 뒤에 필요한 데이터가 따라온다. 상태 코드 0x00은 성공을 의미한다.

한 번에 다 보내기 어려운 양의 데이터가 오갈 경우, 응답 상태 코드로 0xAF(Additional Frame)가 사용된다. 0xAF가 오면 "아직 최종 상태가 아니고 데이터가 더 남았다"는 뜻이므로, 리더는 추가 프레임을 요청하는 형태로 통신을 이어가야 한다.

문서에 따르면, 오프셋(offset), 길이(length), 레코드 개수, 접근 권한 값 등은 모두 "하위 바이트 먼저"(little-endian) 방식으로 전송된다. 예를 들어 3바이트 오프셋이면 "최하위 바이트 → 중간 바이트 → 최상위 바이트" 순서로 보낸다.

DESFire 명령은 ISO 표준 APDU 형태로 감쌀 수도 있고, ISO와 거의 대응되는 명령 코드도 존재하지만, 첨부 문서는 "네이티브" DESFire 명령을 중심으로 설명하고 있다.

개요 MIFARE DESFire EV1 카드는 NXP에서 만든 근거리 무선(NFC) 스마트카드 계열로, 교통카드·출입통제·전자지갑 등 다양한 서비스에서 많이 사용된다. 이 카드는 단순한 UID 저장용 태그가 아니라, 내부에 애플리케이션과 파일 시스템을 가진 작은 보안 칩에 가깝다. 이 노트는 첨부된 DESFire 프로토콜 역공학 문서를 바탕으로, 특히 네이티브 명령 집합과 AES 기반 인증 흐름을 중심으로 내용을 정리한다. 공식 데이터시트가 아닌 커뮤니티 기반 역공학 자료이므로, 세부 값이나 동작은 실제 카드/리더 테스트로 반드시 검증하는 것이 좋다. DESFire EV1 카드 논리 구조 DESFire EV1은 계층 구조를 가진다. 가장 바깥 단계가 카드 자체(PICC, Card Level)이고, 그 안에 여러 개의 애플리케이션(Application)이 존재하며, 각 애플리케이션 안에는 여러 종류의 파일(File)이 들어있다. 이렇게 구조화되어 한 장의 카드로 교통·출입·포인트 등 서로 다른 서비스가 논리적으로 분리된 공간을 사용할 수 있다. 애플리케이션은 3바이트 애플리케이션 ID(AID)로 식별된다. 리더는 먼저 Select Application 명령으로 원하는 AID를 선택한 뒤, 그 애플리케이션 내의 파일을 읽거나 쓴다. AID 0x000000은 카드 레벨(기본 애플리케이션)을 의미하며, 카드 전체 설정과 카드 마스터 키에 관련된 명령은 이 AID를 선택한 상태에서 수행된다. 각 애플리케이션에는 여러 개의 파일을 둘 수 있다. 파일은 번호(파일 ID)로 식별되며, 표준 데이터 파일, 백업 데이터 파일, 값(value) 파일, 선형/순환 레코드 파일 등 여러 타입을 지원한다. 카드 전체 용량(예: 4K)은 정해져 있지만, 실제로 저장하는 데이터는 대부분 짧은 값이나 식별자 정도인 경우가 많다. 카드에는 "트랜잭션" 개념도 있다. 백업 데이터 파일, 값 파일, 레코드 파일에 대해 여러 변경을 한 번에 커밋(commit)하거나, 중간에 문제 발생 시 롤백(Abort)할 수 있는 구조를 제공한다. 이 덕분에 전송 중 오류나 전원 차단이 발생해도 파일 일관성을 유지할 수 있다. 키와 인증 구조 DESFire EV1은 대칭키 기반 인증만을 지원한다. 즉 카드와 리더(또는 백엔드 시스템)가 동일한 비밀 키를 공유하고 있고, 이 키를 이용하여 서로를 인증한다. 공개키 방식은 지원하지 않으므로, 리더에서 키가 유출되면 동일한 키로 위조 카드를 만들 수 있다는 점을 반드시 고려해야 한다. 카드에는 두 수준의 키가 있다. 첫 번째는 카드 레벨 마스터 키(기본 AID 0의 키)이고, 두 번째는 각 애플리케이션마다 존재하는 마스터 키와 추가 키들이다. 각 애플리케이션은 최대 14개의 키(마스터 포함)를 가질 수 있고, 이 키들을 파일 접근 제어에 사용한다. 키 알고리즘은 DES, 3DES, 3K3DES, AES를 지원하지만, 첨부 문서는 AES에 초점을 맞추고 있다. 파일마다 접근 권한 구조가 있다. 일반적으로 읽기, 쓰기, 읽기/쓰기, 설정 변경 등의 권한에 대해 각각 어떤 키 번호로 인증해야 하는지가 지정된다. 어떤 권한을 아무나 사용할 수 있도록 "자유 접근"으로 설정할 수도 있고, 완전히 차단하도록 할 수도 있다. 애플리케이션 자체에도 "이 애플리케이션의 키를 변경할 때 필요한 키는 무엇인지" 등 키 설정이 존재한다. 인증은 명령 수준에서 수행되며, 한 번 인증이 성공하면 그 뒤의 명령에 대해 세션이 유지된다. 이때 세션 키가 생성되고, 이후 통신에서 암호화·무결성 보호에 사용된다. 세션은 다시 인증하거나 카드를 재접촉하면 새로 시작된다. 통신과 명령/응답 포맷 DESFire EV1은 물리적으로는 ISO/IEC 14443-A (NFC Type A) 인터페이스를 사용한다. 리더 칩(PN532 등)이 카드를 발견하면, 안티콜리전(anti-collision)과 선택(select) 과정을 통해 특정 카드 하나를 활성화하고, RATS 등의 과정을 거친 뒤에 DESFire 네이티브 명령을 주고받게 된다. 네이티브 명령은 간단한 구조를 가진다. 명령은 항상 1바이트의 "커맨드 코드"로 시작하며, 그 뒤에 필요한 인자 데이터가 붙는다. 응답도 마찬가지로 1바이트의 "상태 코드"로 시작하고, 그 뒤에 필요한 데이터가 따라온다. 상태 코드 0x00은 성공을 의미한다. 한 번에 다 보내기 어려운 양의 데이터가 오갈 경우, 응답 상태 코드로 0xAF(Additional Frame)가 사용된다. 0xAF가 오면 "아직 최종 상태가 아니고 데이터가 더 남았다"는 뜻이므로, 리더는 추가 프레임을 요청하는 형태로 통신을 이어가야 한다. 문서에 따르면, 오프셋(offset), 길이(length), 레코드 개수, 접근 권한 값 등은 모두 "하위 바이트 먼저"(little-endian) 방식으로 전송된다. 예를 들어 3바이트 오프셋이면 "최하위 바이트 → 중간 바이트 → 최상위 바이트" 순서로 보낸다. DESFire 명령은 ISO 표준 APDU 형태로 감쌀 수도 있고, ISO와 거의 대응되는 명령 코드도 존재하지만, 첨부 문서는 "네이티브" DESFire 명령을 중심으로 설명하고 있다.

<h2 id="개요">개요</h2><p>MIFARE DESFire EV1 카드는 NXP에서 만든 근거리 무선(NFC) 스마트카드 계열로, 교통카드·출입통제·전자지갑 등 다양한 서비스에서 많이 사용된다. 이 카드는 단순한 UID 저장용 태그가 아니라, 내부에 애플리케이션과 파일 시스템을 가진 작은 보안 칩에 가깝다.</p><p><img src="https://server.tilnote.io/images/pages/d05185f1-30c6-4d37-be7b-55dac8626ef4.png" alt="Generated Image" loading="eager" decoding="async" fetchpriority="high"></p><p>이 노트는 첨부된 DESFire 프로토콜 역공학 문서를 바탕으로, 특히 네이티브 명령 집합과 AES 기반 인증 흐름을 중심으로 내용을 정리한다. 공식 데이터시트가 아닌 커뮤니티 기반 역공학 자료이므로, 세부 값이나 동작은 실제 카드/리더 테스트로 반드시 검증하는 것이 좋다.</p><h2 id="DESFire-EV1-카드-논리-구조">DESFire EV1 카드 논리 구조</h2><p>DESFire EV1은 계층 구조를 가진다. 가장 바깥 단계가 카드 자체(PICC, Card Level)이고, 그 안에 여러 개의 애플리케이션(Application)이 존재하며, 각 애플리케이션 안에는 여러 종류의 파일(File)이 들어있다. 이렇게 구조화되어 한 장의 카드로 교통·출입·포인트 등 서로 다른 서비스가 논리적으로 분리된 공간을 사용할 수 있다.</p><p>애플리케이션은 3바이트 애플리케이션 ID(AID)로 식별된다. 리더는 먼저 <code class="language-javascript">Select Application</code> 명령으로 원하는 AID를 선택한 뒤, 그 애플리케이션 내의 파일을 읽거나 쓴다. AID 0x000000은 카드 레벨(기본 애플리케이션)을 의미하며, 카드 전체 설정과 카드 마스터 키에 관련된 명령은 이 AID를 선택한 상태에서 수행된다.</p><p>각 애플리케이션에는 여러 개의 파일을 둘 수 있다. 파일은 번호(파일 ID)로 식별되며, 표준 데이터 파일, 백업 데이터 파일, 값(value) 파일, 선형/순환 레코드 파일 등 여러 타입을 지원한다. 카드 전체 용량(예: 4K)은 정해져 있지만, 실제로 저장하는 데이터는 대부분 짧은 값이나 식별자 정도인 경우가 많다.</p><p>카드에는 "트랜잭션" 개념도 있다. 백업 데이터 파일, 값 파일, 레코드 파일에 대해 여러 변경을 한 번에 커밋(commit)하거나, 중간에 문제 발생 시 롤백(Abort)할 수 있는 구조를 제공한다. 이 덕분에 전송 중 오류나 전원 차단이 발생해도 파일 일관성을 유지할 수 있다.</p><h2 id="키와-인증-구조">키와 인증 구조</h2><p>DESFire EV1은 대칭키 기반 인증만을 지원한다. 즉 카드와 리더(또는 백엔드 시스템)가 동일한 비밀 키를 공유하고 있고, 이 키를 이용하여 서로를 인증한다. 공개키 방식은 지원하지 않으므로, 리더에서 키가 유출되면 동일한 키로 위조 카드를 만들 수 있다는 점을 반드시 고려해야 한다.</p><p>카드에는 두 수준의 키가 있다. 첫 번째는 카드 레벨 마스터 키(기본 AID 0의 키)이고, 두 번째는 각 애플리케이션마다 존재하는 마스터 키와 추가 키들이다. 각 애플리케이션은 최대 14개의 키(마스터 포함)를 가질 수 있고, 이 키들을 파일 접근 제어에 사용한다. 키 알고리즘은 DES, 3DES, 3K3DES, AES를 지원하지만, 첨부 문서는 AES에 초점을 맞추고 있다.</p><p>파일마다 접근 권한 구조가 있다. 일반적으로 읽기, 쓰기, 읽기/쓰기, 설정 변경 등의 권한에 대해 각각 어떤 키 번호로 인증해야 하는지가 지정된다. 어떤 권한을 아무나 사용할 수 있도록 "자유 접근"으로 설정할 수도 있고, 완전히 차단하도록 할 수도 있다. 애플리케이션 자체에도 "이 애플리케이션의 키를 변경할 때 필요한 키는 무엇인지" 등 키 설정이 존재한다.</p><p>인증은 명령 수준에서 수행되며, 한 번 인증이 성공하면 그 뒤의 명령에 대해 세션이 유지된다. 이때 세션 키가 생성되고, 이후 통신에서 암호화·무결성 보호에 사용된다. 세션은 다시 인증하거나 카드를 재접촉하면 새로 시작된다.</p><h2 id="통신과-명령응답-포맷">통신과 명령/응답 포맷</h2><p>DESFire EV1은 물리적으로는 ISO/IEC 14443-A (NFC Type A) 인터페이스를 사용한다. 리더 칩(PN532 등)이 카드를 발견하면, 안티콜리전(anti-collision)과 선택(select) 과정을 통해 특정 카드 하나를 활성화하고, RATS 등의 과정을 거친 뒤에 DESFire 네이티브 명령을 주고받게 된다.</p><p>네이티브 명령은 간단한 구조를 가진다. 명령은 항상 1바이트의 "커맨드 코드"로 시작하며, 그 뒤에 필요한 인자 데이터가 붙는다. 응답도 마찬가지로 1바이트의 "상태 코드"로 시작하고, 그 뒤에 필요한 데이터가 따라온다. 상태 코드 0x00은 성공을 의미한다.</p><p>한 번에 다 보내기 어려운 양의 데이터가 오갈 경우, 응답 상태 코드로 0xAF(Additional Frame)가 사용된다. 0xAF가 오면 "아직 최종 상태가 아니고 데이터가 더 남았다"는 뜻이므로, 리더는 추가 프레임을 요청하는 형태로 통신을 이어가야 한다.</p><p>문서에 따르면, 오프셋(offset), 길이(length), 레코드 개수, 접근 권한 값 등은 모두 "하위 바이트 먼저"(little-endian) 방식으로 전송된다. 예를 들어 3바이트 오프셋이면 "최하위 바이트 → 중간 바이트 → 최상위 바이트" 순서로 보낸다.</p><p>DESFire 명령은 ISO 표준 APDU 형태로 감쌀 수도 있고, ISO와 거의 대응되는 명령 코드도 존재하지만, 첨부 문서는 "네이티브" DESFire 명령을 중심으로 설명하고 있다.</p>

DESFire EV1 카드는 교통카드, 출입통제, 전자지갑 등 다양한 NFC 서비스에서 보안성과 확장성을 제공한다.
- 카드 내부에 애플리케이션과 파일 시스템이 계층 구조로 존재해 여러 서비스가 분리 구성 가능함
- AES 기반 인증과 다양한 키 설정, 세션 방식으로 보안성을 강화하고 통신 보호 수준을 설정할 수 있음
- 실제 명령과 상태 코드를 바탕으로 카드/파일 생성·관리·데이터 처리 예시와 설계 시 주의해야 할 점을 설명함

NXP MIFARE DESFire EV1 프로토콜 정리와 명령 구조