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開志専門職大学情報学部Advent Calendar 2023

Day 4
@taiki-kuraishi

nfcpyを使用して、学生証から氏名と学籍番号を読み取る

Last updated at Posted at 2023-11-29

はじめに

開志専門職大学の学生証からnfcpyを使用して氏名と学籍番号を読み取るプログラムを作成しました。

NFCリーダー

  • RC-S380/S
  • 対応OS : win10,win11

環境構築

  1. Zadigのダウンロード


  2. Zadigを使用して、ドライバーの置換

    • optionからList All Devicesを選択し、riverをWinUSBに変更後Replace Driverをクリック

  3. libusbの導入

    • https://libusb.info/
    • DownloadsからLatest Windows Binariesをクリックすることでダウンロードすることができる
    • VS2015-x64\dll\libusb-1.0.dllをC:\Windows\System32に配置
    • VS2015-Win32\dll\libusb-1.0.dllをC:\Windows\SysWOW64に配置

  4. nfcpyのインストール

    pip install nfcpy

python環境

  • python 3.11.6
  • requirements.txt 
    libusb1==3.1.0
ndeflib==0.3.3
nfcpy==1.0.4
pyDes==2.0.1
pyserial==3.5

学生証を読み取る

  • NFCを読み取り、表示するプログラム

    nfc_dump.py
    import nfc


def on_connect(tag: nfc.tag.Tag) -> None:
    print("\n".join(tag.dump()))


with nfc.ContactlessFrontend("usb") as clf:
    clf.connect(rdwr={"on-connect": on_connect})

  • 出力

    nfc_dump.pyの出力
    System 809E (unknown)
Area 0000--FFFE
  Area 1000--11FF
    Random Service 64: write with key & read with key (0x1008 0x100A)
    Area 1200--12FF
    Random Service 72: write with key & read with key (0x1208 0x120A)
    Cyclic Service 72: write with key & read with key (0x120C 0x120E)
    Purse Service 72: direct with key & cashback with key & decrement with key & read with key (0x1210 0x1212 0x1214 0x1216)
    Random Service 73: write with key & read with key (0x1248 0x124A)
    Random Service 74: write with key & read with key (0x1288 0x128A)
    Random Service 700: write with key & read w/o key (0xAF08 0xAF0B)
     0000: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
    Random Service 701: write w/o key (0xAF49)
     0000: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
     *     00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
     002D: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
System FE00 (Common Area)
Area 0000--FFFE
  Area 1A80--1AFF
    Area 1A81--1AFF
      Random Service 106: write with key & read w/o key (0x1A88 0x1A8B)
       0000: XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX |XXXXXXXXXXXXXXXX|
       0001: 83 4e 83 89 83 43 83 56 81 40 83 5e 83 43 83 4c |.N...C.V.@.^.C.L|
       0002: 31 35 30 31 32 33 39 34 32 30 32 32 30 34 30 31 |1501239420220401|
       0003: 32 30 32 36 30 33 33 31 41 48 32 38 30 33 33 39 |20260331AH280339|
      Area 1B00--1B3F
      Area 1B01--1B3F
        Random Service 108: write with key & read with key (0x1B08 0x1B0A)
        Area 1B40--1B7F
        Area 1B41--1B7F
          Random Service 109: write with key & read with key (0x1B48 0x1B4A)
          Area 42C0--42FF
          Area 42C1--42FF
            Random Service 267: write with key & read with key (0x42C8 0x42CA)
            Area 4300--433F
            Area 4301--433F
              Random Service 268: write with key & read with key (0x4308 0x430A)
              Area 4340--437F
              Area 4341--437F
                Random Service 269: write with key & read w/o key (0x4348 0x434B)
                 0000: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
                 *     00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
                 0002: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
                Area 7A00--7A3F
                Area 7A01--7A3F
                  Random Service 488: write with key & read with key & read w/o key (0x7A08 0x7A0A 0x7A0B)
                   0000: 33 39 32 31 30 31 30 30 31 30 36 37 35 39 34 39 |3921010010675949|
                  Area 7A40--7A7F
                  Area 7A41--7A7F
                    Random Service 489: write w/o key & read w/o key (0x7A49 0x7A4B)
                     0000: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
                     *     00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
                     000B: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
    • ※学籍番号の部分はXXに変更

  • ダンプされたデータをみると以下の箇所に目当てのデータが格納されていそうです

    Random Service 106: write with key & read w/o key (0x1A88 0x1A8B)
    0000: XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX |XXXXXXXXXXXXXXXX|
    0001: 83 4e 83 89 83 43 83 56 81 40 83 5e 83 43 83 4c |.N...C.V.@.^.C.L|
    0002: 31 35 30 31 32 33 39 34 32 30 32 32 30 34 30 31 |1501239420220401|
    0003: 32 30 32 36 30 33 33 31 41 48 32 38 30 33 33 39 |20260331AH280339|
    • ※学籍番号の部分はXXに変更

NFCの構造

  • write with key & read with key & read w/o key

    • ダンプされたデータを見るとところどころに英単語が見受けられます
    操作 説明
    write with key 鍵を使用して書き込むことが可能
    read with key 鍵を使用して読み込むことが可能
    read w/o key データを読み取るために暗号鍵は不要で、鍵なしでアクセス可能

  • NFCに格納されたデータをプログラムで読み込むためには、以下を指定する必要があります。

    • システムコード
    • サービスコード
    • ブロックコード

  • 目当てのデータを読み込む場合

    • システムコード : 0xFE00 
      System FE00 (Common Area)
    • サービスコード : 0x1A8B 
      Random Service 106: write with key & read w/o key (0x1A88 0x1A8B)
      • 今回は、read w/o keyを使用して読み取るので、0x1A8Bを使用します
    • ブロックコード : 0,1,2,3 
      0000: XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX |XXXXXXXXXXXXXXXX|
0001: 83 4e 83 89 83 43 83 56 81 40 83 5e 83 43 83 4c |.N...C.V.@.^.C.L|
0002: 31 35 30 31 32 33 39 34 32 30 32 32 30 34 30 31 |1501239420220401|
0003: 32 30 32 36 30 33 33 31 41 48 32 38 30 33 33 39 |20260331AH280339|

氏名と学籍番号を抜き出す

  • 氏名と学籍番号を抜き出すプログラム

    extract_student_info.py
    import nfc
from typing import cast

def on_connect(tag):
    sys_code = 0xFE00
    service_code = 0x1A8B
    idm, pmm = tag.polling(system_code=sys_code)
    tag.idm, tag.pmm, tag.sys = idm, pmm, sys_code
    sc = nfc.tag.tt3.ServiceCode(service_code >> 6, service_code & 0x3F)

    # student_num
    bc = nfc.tag.tt3.BlockCode(0, service=0)
    student_num = cast(bytearray, tag.read_without_encryption([sc], [bc]))
    student_num = student_num.decode("shift_jis")
    print("student number : " + str(student_num))

    # name
    bc = nfc.tag.tt3.BlockCode(1, service=0)
    name = cast(bytearray, tag.read_without_encryption([sc], [bc]))
    name = name.decode("shift_jis")
    print("name : " + str(name))


with nfc.ContactlessFrontend("usb") as clf:
    clf.connect(rdwr={"on-connect": on_connect})

  • 出力

    extract_student_info.pyの出力
    student number : 20122XXX
name : クライシ　タイキ
    • ※学籍番号の部分はXXに変更
    • 学籍番号と氏名（カタカナ)が出力されました。

  • プログラムの説明

    • on_connect関数
      • NFCタグが接続された時に呼び出されます
    • システムコードとサービスコードの指定 
      sys_code = 0xFE00
service_code = 0x1A8B
    • システムコードの切り替え
      • 複数のシステムコードを持つ場合は、pollingを使用してシステムコードを切り替えます。
      idm, pmm = tag.polling(system_code=sys_code)
tag.idm, tag.pmm, tag.sys = idm, pmm, sys_code
    • データの読み取り後、bytearray型に変換 
      student_num = cast(bytearray, tag.read_without_encryption([sc], [bc]))
    • デコード
      • このNFCは、shift_jisでエンコードされていました
      student_num = student_num.decode("shift_jis")

まとめ

  • 学籍番号と氏名は以下のアドレスに格納されています。開専門職大学の学生証を使う方に参考になるとうれしいです。
    • 学籍番号
      • システムコード : 0xFE00
      • サービスコード : 0x1A8B
      • ブロックコード : 0
    • 氏名(カタカナ)
      • システムコード : 0xFE00
      • サービスコード : 0x1A8B
      • ブロックコード : 1

  • ブロックコード2,3には、入学年月日と卒業予定年月日が格納されていましたが、今回の目当てではないので省略させていただきました。
  • これを使って、入退室の管理システムを作れたらいいなと思います。

参考文献

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