拓竹_AMS_RFID_数据分析工作原理及与防伪探索

拓竹 AMS RFID 数据分析工作原理及与防伪探索

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拓竹

Bambu Lab 拓竹科技是一家致力于用最前沿的机器人技术彻底革新桌面级 3D 打印产业的公司。拓竹科技的第一款产品–X1 系列高速智能 3D 打印机瞄准业内最强性能，在诸多关键性能上，实现了数量级上的进步，更是把多色彩打印、支持高性能工程塑料等工业级打印机技术带入消费级产品，拉开了业界期待多年的桌面 3D 打印革命的序幕。用户在打印过程中能够突破色彩和材料的限制，将创造力提升到了一个全新的水平，找到纯粹的创造乐趣。拓竹科技成立于 2020 年，总部位于中国深圳，在深圳和上海设立了研发中心，并在美国奥斯汀设立办公室。

AMS

“拓竹的 AMS”是指 Bambu Lab 推出的自动供料系统（Automatic Material System）。连接 Bambu Lab 3D打印机后，该系统支持在打印过程中自动切换不同颜色或类型的线材，从而实现多色打印、多材料打印以及自动换料功能。同时，AMS 内置 RFID 识别模块，可自动读取并识别官方耗材的信息，提升使用的便捷性与稳定性。

但是，RFID 自动识别功能仅适用于官方带标签的耗材。对于无 RFID 标签或非官方标签的耗材，AMS 无法进行自动识别，用户在每次上料后需要手动配置对应的材料类型及相关参数，以确保打印过程的正常进行。

通过调研发现，RFID-Tag-Guide 项目对拓竹耗材所使用的 RFID 标签进行了抓取与解析。该项目借助 Proxmark3 等专业 RFID 分析设备，对标签数据进行嗅探与提取，并在此基础上分析出了相关的密钥生成与校验机制。

通过 RFID-Tag-Guide 项目的研究可以了解到，拓竹耗材所使用的 RFID 标签基于 Mifare Classic 1K（简称 M1 卡） 架构。该类型卡片是一种常见的高频 RFID 存储介质，广泛应用于门禁、公交卡等场景。

Mifare Classic 1K Card

从存储结构上来看，M1 卡总容量为 1KB，被划分为 16 个扇区（Sector 0 ~ Sector 15），每个扇区包含 4 个数据块（Block 0 ~ Block 3），因此全卡共计 64 个块（编号 0 ~ 63）。每个数据块通常为 16 字节。

其结构如下

正常的M1标签区块数据结构

第 0 区块（Block 0）结构

字节范围	内容	说明
0–3	UID	每张卡的唯一标识（Unique Identifier）
4	BCC	UID 校验字节，计算公式：`BCC = UID0 ⊕ UID1 ⊕ UID2 ⊕ UID3`
5–15	厂商数据	芯片厂商固化信息（只读，不可修改）

每扇区的 Block 3（控制块 / Sector Trailer）

字节范围	内容	说明
0–5	Key A	扇区认证密钥 A，用于数据块读写权限认证
6–8	Access Bits	权限控制位，定义本扇区各数据块的读/写/增/减权限
9	用户字节 / 保留字	可用于应用保留或填充，一般未使用
10–15	Key B	扇区认证密钥 B，可用于读/写权限或仅作为只读保护

其他区块（Data Blocks）

字节范围	内容	说明
0–15	数据	存储业务数据，每块 16 字节，可根据权限读写

拓竹耗材标签的数据

在了解 M1 卡的数据结构之后，接下来可以进一步分析拓竹耗材 RFID 标签中实际存储的数据内容。通过对相关资料的研究与整理，可以对其数据布局有一个更清晰的认识。

数据来源：Bambu-Lab-RFID-Library

数据转换说明

RFID 卡中存储的数据本质上是二进制数据。为了便于展示与分析，通常会将其转换为 十六进制（Hex） 形式进行查看。但在实际解析过程中，还需要进一步将十六进制数据还原为可读的“明文”信息。

上面常见的数据转换方式包括以下几种：

十六进制 → 字符串（String）

比如耗材的类型 PLA Silk (使用CyberChef转换)

1	`504C412053696C6B0000000000000000 >> PLA Silk`

十六进制 → 浮点数（Float）

比如耗材粗细

1	`0000E03F >> 1.75`

十六进制 → 十进制（Integer）

比如烘烤温度 (计算器转换)

1	`3700 >> 55`

部分数据转换存在字节序（大端 / 小端）的区别

数据结构解析参考于 RFID-Tag-Guide:BambuLabRfid.md

识别数据

通常来说，读取 M1 卡数据需要借助如 Proxmark3 这类专业 RFID 分析设备。目前对于拓竹耗材标签来说，即使没有此类设备，在已知相关条件的情况下，仍然可以实现数据读取。

实现读取的关键在于：获取各扇区的访问密钥（Key）。

RFID-Tag-Guide:deriveKeys.py 公开了拓竹 RFID 标签的密钥计算方法，其核心为 HKDF（HMAC-based Key Derivation Function，基于 HMAC 的密钥导出函数）。通过该方法，可以利用卡片的 UID 推导出各个扇区对应的密钥，从而实现对标签数据的访问与解析。

import sys
from Cryptodome.Protocol.KDF import HKDF
from Cryptodome.Hash import SHA256

if not sys.version_info >= (3, 6):
   print("Python 3.6 or higher is required!")
   exit(-1)

def kdf(uid):
    master = bytes([0x9a,0x75,0x9c,0xf2,0xc4,0xf7,0xca,0xff,0x22,0x2c,0xb9,0x76,0x9b,0x41,0xbc,0x96])
    return HKDF(uid, 6, master, SHA256, 16, context=b"RFID-A\0")

if __name__ == '__main__':
    uid = bytes.fromhex(sys.argv[1])
    keys = kdf(uid)

    output = [a.hex().upper() for a in keys]
    print("\n".join(output))

使用python脚本很容易计算出标签的秘钥,当然也有在线解密工具在线HKDF派生密钥和校验

通过上述方法即可推导出各个扇区对应的 Key A 和 Key B。

在获取密钥之后，就可以借助各类 NFC 工具对拓竹标签数据进行读取与分析，而不再局限于专业设备。

例如，可以使用 Android 平台上的 MifareClassicTool 应用，通过导入已知密钥，对拓竹标签的各个扇区进行认证并读取完整数据。

随机盐是 python 脚本中的 master 值

携带信息(Info) 是 b”RFID-A\0” 的十六进制值,秘钥B则是 b”RFID-B\0”

复制标签

在掌握数据结构之后，一个自然的问题是：是否可以自行写入并自定义标签数据？

结论是：不可行。

通过对标签数据的分析可以发现，在数据尾部存在一段较长的 RSA 数字签名。该签名覆盖了其前面的关键数据区域，用于对数据完整性进行校验，确保标签内容在写入后未被篡改。

在实际工作流程中，Bambu Lab 的 AMS 系统会在读取标签数据后，对签名进行验证：

若签名校验通过，则认为数据有效
若数据被修改导致签名不匹配，则判定为无效标签，无法正常使用

从密码学角度来看，RSA 属于非对称加密体系：

数据签名由私钥（Private Key）生成
签名验证通过公钥（Public Key）完成

由于私钥仅由厂商掌握，外部无法获取或推导，因此无法对修改后的数据重新生成合法签名。从目前的技术角度来说 RSA 加密也无法被破解!

那么，是否存在其他方式可以实现兼容第三方耗材？

一种可行思路是：标签复制（Tag Cloning）。

其基本原理如下：

利用已知可读取的合法标签数据
将完整数据（包括 UID、各扇区数据及签名）进行 1:1 原样复制
写入到一张兼容的空白 RFID 卡中

由于复制后的数据：

✅ 保持了原始数据的完整性
✅ 包含有效的 RSA 签名（未被破坏）

因此在读取时，Bambu Lab 的 AMS 系统会将其识别为一张合法标签，从而正常加载并使用对应的耗材信息。

AMS 标签防伪

是否可以随意复制到任意 RFID 卡？

答案是：不可以。

即使已经掌握了完整的标签数据并进行 1:1 复制，仍然需要满足卡片本身的硬件与行为特性要求，否则依然无法被 Bambu Lab 的 AMS 系统识别。

基础前提：卡片类型必须兼容

首先，目标卡必须符合 Mifare Classic 1K（M1 卡） 的基本结构与通信协议。

常见可用于复制的卡片类型包括：

UID 卡（Gen1 魔术卡）

特点：
- 支持直接修改 UID（Block 0 可写）
- 响应特殊后门指令（如 0x40）
❌ 问题：
- 极易被检测
- 已被 AMS 明确识别并拦截

CUID 卡（Gen2 魔术卡）

特点：
- 支持通过认证方式修改 Block 0（UID 可改）
- 不响应 Gen1 后门指令
⚠️ 问题：
- 多数卡片 可不受权限限制修改0区块（违反标准 M1 卡行为）
- 容易被 AMS 检测为异常卡

FUID 卡（一次写 UID 卡）

特点：
- Block 0 可写一次
- 写入后自动锁定，行为与标准 M1 卡一致
✅ 优势：
- 无后门指令
- 0 区块不可再次修改
👉 可稳定绕过 AMS 检测

UFUID 卡（可锁定 UID 卡）

特点：
- 初始状态可修改 UID
- 支持“锁卡”操作（写保护 Block 0）
⚠️ 使用方式：
- 未锁定：❌ 会被识别为异常卡
- 锁定后：✅ 表现为标准 M1 卡，可正常使用
❗ 限制：
- 锁卡通常需要专用设备（如 Proxmark3）

AMS 的防伪检测机制

通过分析可以发现，AMS 除了 RSA 签名校验 外，至少还实现了以下两类卡片行为检测：

魔术卡检测（后门指令检测）

AMS 会发送特定指令（如 0x40）
判断卡片是否响应

卡类型	是否响应
UID 卡（Gen1）	✅ 响应 → 被识别为魔术卡
标准 M1 卡	❌ 不响应

👉 结论：
UID 卡直接被排除

Block 0 写入测试（行为检测）

AMS 会尝试执行以下操作：

使用已知密钥（Key A）直接对 Block 0（厂商块）进行写入测试
故意破坏 BCC 校验

检测逻辑：

行为	判断结果
Block 0 写入成功	❌ 判定为异常卡（魔术卡），此类卡不受 `878787` 权限位限制，可直接修改 Block 0
Block 0 写入失败	✅ 判定为正常卡，在 `878787` 权限配置下无法修改 Block 0，需先调整权限后才可写入