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SIM卡

鎖定
SIM(Subscriber Identity Module)卡是GSM系統移動用户所持有的IC卡,稱為用户識別卡。GSM系統通過SIM卡來識別GSM用户。同一張SIM卡可在不同的手機上使用。GSM手機只有插入SIM卡後,才能入網使用 [1] 
SIM卡是GSM手機連接到GSM網絡的鑰匙,一旦SIM卡從手機拔出,除了緊急呼叫外,手機將無法享受網絡運營者提供的各種服務。SIM卡除了能作為鑰匙外,還為用户提供很多方便。用户只需將SIM卡插入或嵌入任何一台GSM終端,即能實現通信。SIM卡還管理許多提供給用户業務的信息,可用來存儲短信息,特別是那些當用户不開機或不在時接收的信息 [2] 
2021年5月12日,工信部在京召開信息通信行業防範治理電信網絡詐騙工作電視電話會議,強化對電話卡物聯網卡等重點業務的風險整治,精準整治非法買賣“電話卡、物聯網卡 ”。 [14]  2022年9月,據中國移動官方消息,中國移動超級SIM卡號碼標記功能開啓內測,通過標記功能,可攔截騷擾和促銷廣告來電。 [15] 
中文名
SIM卡
外文名
Subscriber Identification Module
別    名
智能卡
別    名
用户身份識別卡
用    途
供GSM網絡客户身份進行鑑別等
種    類
Standard Sim, Mini SIM, Micro SIM, Nano SIM
領    域
信息科學

SIM卡簡介

SIM卡是數字蜂窩移動電話的用户識別卡,它的全稱是“用户識別模塊”。在GSM數字移動電話系統中,SIM卡起着極其重要的作用,它既是手機的一個重要組成部分,又是為每一個GSM移動電話用户配備的身份卡,因此,SIM卡實現了認人不認機的構想 [3] 
移動電話機與SIM卡共同構成移動通信終端設備。無論是GSM系統還是CDMA系統,數字移動電話機用户在“入網”時會得到一張SIM卡。SIM卡也稱智能卡或用户身份識別卡,數字移動電話機必須裝上此卡後才能使用。SIM卡就是一個在內部包含有大規模集成電路的卡片,卡片內部存儲了數字移動電話客户的信息、加密密鑰等內容,它可供網絡對客户身份進行鑑別,並對客户通話時的語音信息進行加密。SIM卡的使用,完全防止了並機和通話被竊聽行為,並且SIM卡的製作是嚴格按照國際標準和規範來完成的,它使客户的正常通信得到了可靠的保障。在沒有安裝SIM卡的情況下,只能撥打如119、112這種緊急電話的號碼。SIM卡在系統中的應用,使得卡和手機分離,一張SIM卡唯一標識一個客户。一張SIM卡可以插入任何一部手機中使用,而使用手機所產生的通信費用則自動記錄在該SIM卡所唯一標識的客户的賬户上 [4] 
合併圖冊
合併圖冊(5張)
SIM卡採用新式單片機及存儲器管理結構,因此處理功能大大增強。其智能特性的邏輯結構是樹型結構。全部特性參數信息都是用數據字段方式表達,SIM卡中存有3類數據信息:一是與持卡者相關的信息以及SIM卡將來準備提供的所有業務信息,這種類型的數據存儲在根目錄下;二是GSM應用中特有的信息,這種類型的數據存儲在GSM目錄下;三是GSM應用所使用的信息,此信息可與其他電信應用或業務共享,位於電信目錄下 [4] 

SIM卡發展歷程

2023年7月11日,中國移動聯合中國工商銀行,中國電信、中國聯通聯合中國銀行宣佈,在數字人民幣App上線SIM卡硬錢包產品,可在斷網、熄屏、無電關機的情況下使用,實現了金融與通信跨界又一創新成果落地。 [16] 

SIM卡結構種類

1、SIM卡的結構
SIM卡是含有微處理器的智能卡,它由CPU(8位)、RAM(工作存儲器,6~16kB)、ROM(程序存儲器,3~8 kB)、EPROMEEPROM(數據存儲器,128~256 kB)及串行通信單元等5個部分組成,這5個模塊集成在一塊集成電路中,以防止非法存取和盜用,因為芯片間的連線可能成為非法存取和盜用SIM卡的重要線索 [5] 
SIM卡在與手機連接時,最少需要5根連線,如圖1所示。圖中,Vcc為電源,CLK為時鐘,Reset為復位,N.C為未用,Gnd為接地端、I/O為數據輸入輸出接口,Vpp為編程電壓。每當開機時,手機都要與SIM卡進行數據交流,用示波器可在SIM卡座上測得一些數據信號 [5] 
2、SIM卡的種類
實際使用中的SIM卡有功能相同而外形不同的兩種:
①嵌入式SIM卡 (俗稱小卡):這種卡的大小隻有25mm×15mm(比普通郵票還小),是半永久性地裝入到GSM手機中的卡。它是目前使用最多、最廣泛的SIM卡,欲將小卡換成大卡,只需買一個卡託,小卡即可變成大卡的形式使用 [5] 
圖1 圖1
②卡片式SIM卡 (俗稱大片):這種卡的大小為54mm×84mm(約名片大小),大卡符合有關IC卡的ISO7816標準,類似IC卡。用户將卡插入移動設備中就可以使用 [5] 

SIM卡主要內容

SIM卡是一張符合GSM規範的“智能”卡,它內部包含了與用户有關的、被存儲在用户這一方的信息,包括 [6] 
1、國際移動用户識別號碼(IMSI)。簡單地説是用户的電話號碼。IMSI是全球統一編碼的唯一能識別用户的號碼,它使用網絡來識別用户歸屬於哪一個國家、哪一個電信經營部門.甚至歸屬於哪一個移動業務服務區 [6] 
2、用户的密鑰和保密算法。用户密鑰和保密算法既能鑑別用户身份,防止非法進入網絡,又能使無線信道上傳送的用户數據不會被竊取,杜絕了“盜號並機”現象 [6] 
3、個人密碼(Personal identification number, PIN碼)和SIM卡解鎖密碼(PIN Unlock Key, PUK碼)。PIN碼是SIM卡的個人密碼.可防止他人擅用SIM卡。當PIN碼錯誤次數過多 (一般是>4次) 後,需PUK碼來解鎖 [6]  ,如果PUK錯誤過多(一般是>10次),用户的SIM卡將被自動作廢無法使用,需要攜帶身份證到達該SIM卡所歸屬的運營商營業廳辦理補卡。
4、用户使用的存儲空間。用户可將一些固定短消息、號碼簿等個人信息存人SIM卡中 [6] 

SIM卡主要功能

SIM卡功能簡介

SIM卡的主要完成兩種功能:存儲數據(控制存取各種數據)和在安全條件下(個人身份號碼PIN、鑑權鑰Ki正確)完成客户身份鑑權和客户信息加密算法的全過程 [7] 
此功能主要是由SIM卡內的一部具有操作系統的微處理機完成。芯片有八個觸點,與移動台設備相互接通是在卡插入設備中接通電源後完成。此時,操作系統和指令設置可以為SIM提供智能特性 [7] 
SIM卡智能特性的邏輯結構是樹型結構。全部特性參數信息都是用數據字段方式表達。即在根目錄下有三個應用目錄,一個屬於行政主管部門應用目錄,兩個屬於技術管理的應用目錄,分別是GSM應用目錄和電信應用目錄。所有的目錄下均為數據字段,有二進制的和格式化的數據字段數據字段中的信息有的是永存性的即不能更新的,有的是暫存的,需要更新的。每個數據字段都要表達出它的用途、更新程度、數據字段的特性(如識別符)、類型是二進制的還是格式化的等 [7] 
SIM卡除了存儲正常的數據字段,也存儲有非文件字段如鑑權鑰、個人身份鑑權號碼、個人解鎖碼等數據 [7] 
SIM卡是隨着GSM階段實施,開發其階段性的功能。通常在第二階段所建議的功能都是在第一階段的基礎上建立的,因而第二階段的SM卡也適用於第一階段 [7] 

SIM卡功能配置

1、業務表
用於識別在SIM卡中已分配的和已激活的業務。這些業務是移動開發所需要的業務,如電信目錄下的各種業務 [7] 
2、國際移動開發識別(IMSI)
是用於存儲國際移動開發身份的字段。IMSI最長可由15位設置組成,每位數字需4比特容量,共需9字節容量。為了它的安全性,則在空中接口傳輸一次,以後均由可變化的TMSI來替代 [7] 
3、閉鎖PLMN網路
用於存儲4個不允許移動設備自動進入的PLMN網路。因每個PLMN由移動國家碼(MCC)和移動網路碼(MNC)表示需要3字節的容量,所以共需12字節的容量 [7] 
用於存儲客户臨時身份識別(TMSI)、位置區識別(LAI)臨時身份的有效時間(TMSITIME)、位置更新狀態。這樣,既能保證客户的移動性,又能很快地尋找到客户移動後的新位置。TMI需要4字節的容量,LAI需要5字節的容量,TMSITIME需要1字節的容量,共需要11字節容量 [7] 
5、加密密鑰(Kc)及它的序列號碼(n)
用於存儲加密密鑰(Kc)和它的序列號碼(n)。Kc是客户信息加解密A5算法的入口參數,需要8字節的容量。n是代表Kc可在空中接口上傳輸代號,通常需要3比特容量,一般給予1字節容量 [7] 
6、PLMN選擇器
用於客户或運營者選擇使用PLMN網路的優先次序。至少能存儲8個PLMN代號,每個需要3字節容量,共24字節的容量 [7] 
7、廣播控制信道信息(BCCH)
用於存儲加快呼叫連接進程的BCCH。即在選擇小區時,可以縮小移動台對BCCH載波的搜索範圍。需要容量共16字節 [7] 
用於存儲客户接入控制等級。在15個等級中,有10個等級可分配給一般的客户,5個等級分配給有高優先權的客户,所以共需2個字節 [7] 
9、被叫客廣子地址
用於存儲被叫客户子地址。一般可以結合存儲在時間字段6F3A的縮位撥號進行操作。這個字段對將來電信業務的發展是很有用的。目前,所配置的容量為22字節 [7] 
10、縮位撥號
用於存儲客户電話號碼、被叫客户子地址識別符、網路/承載能力識別符等。其需要的容量為14+X字節。這種功能客户可在移動設備的鍵盤上完成 [7] 
11、容量配置參數
用於存儲所需要的網路/承載能力的參數和當採用縮位撥號時移動設備結合已建立的呼叫配置參數。所需容量為14字節,10字節分配給網路/承載能力,4字節給移動設備客户接口配置 [7] 
用於存儲移動設備從網路端接收的短消息,以及移動台發起的短消息。所需要的容量為176字節 [7] 
13、計費
SIM卡正面結構 SIM卡正面結構
用於存儲所有的呼叫話費信息,即在客户通話結束後的最終話費。所需容量為2字節 [7] 

SIM卡工作狀態

SIM卡的工作狀態有兩種:即工作方式和空閒方式。當處於工作方式時,完成與手機之間的信息傳輸;當處於空閒方式時,將保持所有相關數據,並支持其內部處於全休眠、指令休眠或時鐘休眠等方式,以有效地節省電能 [8] 

SIM卡使用方法

1、請勿將卡曲折,卡上之金屬接觸點尤應小心 [9] 
2、卡上的金屬接觸點要保持清潔,避免沾染塵埃 [9] 
3、為避免刮花金屬接觸點,如無必要,請勿將智能卡隨意從電話中取出或插入 [9] 
4、勿將卡置於温度低於-20℃或高於85℃的地方,避免在高温的場合作用 [9] 
5、此卡只適用於批准入網的GSM數字移動電話機,否則將有可能使卡受到損壞,請於關機10秒後退卡,以防爆卡 [9] 
6、為防電話被盜用,請勿將卡與密碼一起存放 [9] 

SIM卡應用

合法的SIM卡必須經過嚴格的管理步驟才能得以使用。SIM卡在製造廠家出廠時已寫入該卡的特定數據及保密密鑰,以便進行個人化處理。用户可以讀出或修改存儲在SIM卡中的部分信息,這是它的一個吸引人的進步。讀出或修改個人信息可用手機的鍵盤完成,也可以將SIM卡與個人計算機相連,使用相關的軟件來完成 [10] 
SIM卡是應用GSM移動通信終端的鑰匙,一旦SIM卡從移動終端中拔出,除了緊急呼叫外,終端均無法使用。SIM卡除了能作為鑰匙外,還提供用户很多方便,用户只需將SIM卡插入或嵌入任何一台GSM終端,即能實現通信 [10] 
SIM卡還看管許多提供給用户業務的信息,可用來存儲短信息,特是那些當用户不開機或不在時接收的信息。更專門的應用是存儲一個優先表,當幾個網絡都可接入時供用户選擇。當實時的收費通知在網上出現時,SIM卡可以記住這條信息,使用户可以隨時知道自己的花費 [10] 

SIM卡發展

SIM卡eSIM卡

eSIM就是將傳統SIM卡轉變為“電子版本”直接嵌入到設備芯片上,用户無須再插入物理SIM卡,但功能上與SIM卡無異。 [11] 
eSIM卡 eSIM卡

SIM卡5G超級SIM卡

超級SIM卡 超級SIM卡
5G超級SIM卡是SIM卡的一次變革,能實現GB級存儲容量以及高讀寫速率,這與之前相比是指數級的提升。
5G超級SIM卡可以通過實體卡配合App,實現不同手機之間核心數據一鍵備份一鍵恢復,一卡輕鬆換手機。 [12] 
2021年2月,紫光國微推出256GB超級SIM卡
這款超級SIM卡產品,具備高速接口,在存儲卡形態基礎上增加了SIM觸點,實現了二合一卡槽上同時支持存儲功能和SIM通信功能。超級SIM卡還推出了同名移動端APP,用户通訊錄、照片、應用等資料,可以通過備份/恢復的一鍵式操作,實現跨品牌手機遷移。而且,資料備份和恢復均在本地進行,全程加密護航,不消耗流量,也不泄露資料內容。
安全性方面,官方稱超級SIM卡能夠為用户提供“私人數據保險箱”服務。它內置的金融級芯片已經通過國際CC EAL6+測試,取得了國內ISCCC EAL4+安全認證/銀聯芯片安全認證/國密算法二級認證等一系列安全資質。 [13] 
參考資料
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