SIM卡

SIM卡是(Subscriber Identity Module客户识别模块)的缩写,也称为用户身份识别卡、智能卡,GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。SIM还能够存储短信数据电话号码。它在一电脑芯片上存储了数字移动电话客户的信息,加密的密钥等内容,可供GSM网络客户身份进行鉴别,并对客户通话时的语音信息进行SIM卡的使用,完全防止了并机和通话被窃听行为,并且SIM卡的制作是严格按照GSM国际标准和规范来完成的,从而可靠的保障了客户的正常通信。SIM由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O电路组成。

编辑摘要
百科帮你涨姿势

芯片上存储数字移动电话客户信息 可供鉴别GSM网络用户身份

设置了个人识别密码PIN码 解锁密码累计超过10次将自动报废

黑客可利用漏洞从远端复制和入侵 安全专家建议每3年换一次

百科档案
SIM卡

SIM卡演变不是人人都会关注到的,也正是凭借这种低调的创新才让厂商不断完善着手机的工业设计与内部结构。[详细]

中文名: SIM卡 英文名: Subscriber Identity Module
运营商: 中国移动、中国联通、中国电信 别称: 智能卡、用户身份识别卡
用途: 供GSM网络客户身份进行鉴别等 种类: 标准卡、Micro SIM等

目录

SIM卡 - 类型介绍

SIM卡SIM卡
刚入网时得到的SIM卡是镶嵌一张大卡上的,手机普遍使用标准卡(也逐渐出现了小卡),
SIM卡有大小之分,原卡(即刚到手时)的尺寸为54mm×85mm(银行卡标准尺寸),
标准卡的尺寸为25mm×15mm,
小SIM卡(Micro SIM卡)是12x15mm。
SIM卡在GSM系统中的应用,使卡和手机分离,SIM卡唯一标识一个客户。
一张SIM卡可以插入任何一部GSM手机中使用,
而使用手机所产生的通信费则自己记录在该SIM卡所唯一标识的客户帐上。
SIM卡容量有8K、16K、32K、64K,其中512k以上的大容量的SIM卡统称为STK卡。 
Micro SIM卡
Micro SIM卡,也叫做3FF SIM卡即第三类规格SIM,
尺寸为12x15mm,
比我们手机中使用的第二类SIM卡规格15x25mm 小了52%,苹果公司生产的产品(iPhone 4S、iPhone4。)(iPad、iPad2.3G版本)都是使用Micro SIM卡。
Nano SIM卡
Nano SIM卡是4FF标准的SIM卡,由苹果公司最早提出,向欧洲电信标准协会(ETSI)提交。这种Nano SIM卡比Micro SIM卡小三分之一,比起普通SIM卡则小了60%,而且厚度也减少了15%。
据称运营商对Nano SIM卡颇感兴趣,并有望于2012年推出首款使用Nano SIm卡的手机。
在2012年举行的美国无线通信展(CTIA WIRELESS 2012)上,业界领先的SIM卡制造商捷德公司(Giesecke & Devrient)展示了4FF标准的SIM卡--Nano SIM卡。展览中的SIM卡样式来看,Nano-SIM卡比才开始逐步推行的Micro=SIM卡更小,而且原来金属触点外围的圆角也变为了直角。
3月份,苹果、诺基亚和RIM在SIM卡标准化方面发生分歧。苹果支持nano SIM卡标准,而诺基亚、RIM、摩托罗拉支持micro-SIM,
创新的苹果希望SIM卡能更小,以便为其他手机零件腾出空间
普通SIM卡、Micro SIM卡、Nano SIM卡的大小对比如右图所示。
2012年6月1日据美国媒体报道,尽管对4FF(Nano-SIM)标准的不同提案存在反对和批评的声音,但苹果的Nano-SIM卡设计提案还是被欧洲电信标准协会(ETSI)采纳,诺基亚、RIM和摩托罗拉联合提交的提案落选。北京时间2012年9月13日苹果公司正式发布iphone5手机,新一代的iphone5手机正式采用Nano-SIM卡。
北京移动推出“双用”SIM卡,可同时兼容普通SIM卡手机和Micro-SIM卡智能机,2013年2月19日起免费为用户更换。
移动新推的“双用”SIM卡外形采用卡托套Micro-SIM卡的形式,对于普通SIM卡手机的用户,直接抠下此SIM卡外层的大卡,安装即可使用;而对于iPhone4/4S、HTC One X、三星Galaxy Note II、Nokia 920t等智能机用户,则只需抠下里面的小卡,就可摇身一变成为Micro-SIM卡使用。和原先剪卡后再塞进卡托的还原方式相比,“双用”SIM卡采取了凹槽设计,Micro-SIM卡可以严丝合缝地嵌在外层的卡托中,并省去了购买还原“卡托”的程序。

SIM卡 - 基本概念

SIM卡的存储容量

SIM卡SIM卡
一般SIM卡的IC芯片中,有128KB的存储容量,可供储存以下信息:
(1)1000组电话号码及其对应的姓名文字。
(2)40组短信息(Short Message)。
(3)5组以上新拨出的号码。
(4)4位SIM卡密码(PIN)。[1]
市面上的SIM卡芯片有16K,32K,64K,128K,512K,1M多种,以及能提供多媒体业务,非接触业务的专业SIM卡,容量可以达到M兆级。

SIM卡卡号(即ICCID号)的含义

SIM卡上有20位数码。
前面6位为网络代号:
(898600)是中国移动的代号;
(898601)是中国联通的代号;
(898603)是中国电信的代号;
第7位是业务接入号,
在133、135、136、137、138、139中分别为1、5、6、7、8、9;
第8位是SIM卡的功能位,一般为0,预付费SIM卡为3;
第9、10位是各省的编码;
01:北京02:天津03:河北04:山西05:内蒙古06:辽宁07:吉林08:黑龙江09:上海10:江苏11:浙江12:安徽13:福建14:江西15:山东16:河南17:湖北18:湖南19:广东20:广西21:海南22:四川23:贵州24:云南25:西藏26:陕西27:甘肃28:青海29:宁夏30:新疆31:重庆,
第11、12位是年号;第13位是供应商代码;
第14~19位则是用户识别码;
第20位是校验位。

SIM卡的密码

PIN码是指SIM卡的密码,存在于SIM卡中,其出厂值为1234或0000。激活PIN码后,每次开机要输入PIN码才能登录网络。PUK码是用来解PIN码的万能钥匙,共8位。用户是不知道PUK码的,只有到营业厅由工作人员操作。当PIN码输错3次后,SIM卡会自动上锁,此时只有通过输入PUK才能解锁。PUK码共有10次输入机会。所以此时,用户千万不要自行去碰PUK密码,输错10次后,SIM卡会自动启动自毁程序,使SIM卡失效。此时,只有重新到营业厅换卡。其实,只要小心使用,PIN密码只会保护你的安全。
SIM卡有两个PIN码:PIN1码和PIN2码。我们通常讲的PIN码就是指PIN1码,它用来保护SIM卡的安全,是属于SIM卡的密码。PIN2码也是SIM卡的密码,但它跟网络的计费(如储值卡的扣费等)和SIM卡内部资料的修改有关。所以PIN2码是保密的,普通用户无法用上PIN2码。不过,即使PIN2码锁住,也不会影响正常通话。也就是说,PIN1码才是属于手机用户的密码。
在设置固定号码拨号和通话费率(需要网络支持)时需要PIN2码。每张SIM卡的初始PIN2码都是不一样的。一般情况下是:2345.如果三次错误地输入PIN2码,PIN2码会被锁定。这时同样需要到营业厅去解锁。如果在不知道密码的情况下自己解锁,PIN2码也会永久锁定。PIN2码被永久锁定后,SIM卡可以正常拨号,但与PIN2码有关的功能再也无法使用。以上各种码的默认状态都是不激活。

SIM卡的原理

SIM卡是带有微处理器的芯片,
内有5个模块,每个模块对应一个功能:
CPU(8位/16位/32位)、程序存储器ROM、工作存储器RAM、数据存储器EEPROM和串行通信单元,这5个模块集成在一块集成电路中。SIM卡在与手机连接时,最少需要5个连接线:
*电源(Vcc)*时钟(CLK)*数据I/O口(Data)*复位(RST)*接地端(GND)

sim卡验证过程

1.手机向网络发出入网请求
2.网络回复一随机字符串
3.手机接收,并将其交给SIM卡,
4.卡片按照片内算法进行计算,得到结果返回手机
5.手机将其运算结果、IMEI、ICCID发回网络,网络读取ICCID,分析是否是本地号码。
6.网络返回合法信息,并下发KC码,完成网过程
注:以上描述的是2G网的鉴权过程,3G网鉴权过程与此不同。

SIM卡 - 内部结构

处理器芯片卡,它的内部有5个模块,并且每个模块都对应一个功能:微处理器CPU(8位)、程序存储器ROM(3~8kbit)、工作存储器RAM(6~16kbit)数据存储器EEPROM(128~256kbit)和串行通信单元。这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。这5个模块必须集成在一块集成电路中,否则其安全性会受到威胁,因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用SIM卡的重要线索。
SIM卡的供电分为5V(1998年前发行)、5V与3V兼容、3V、1.8V等,当然这些卡必须与相应的手机配合使用,即手机产生的SIM卡供电电压与该SIM卡所需的电压相匹配。SIM卡插入手机后,电源端口提供电源给SIM卡内各模块。
检测SIM卡存在与否的信号只在开机瞬时产生,当开机检测不到SIM卡存在时,将提示“插入SIM卡”;如果检测SIM卡已存在,但机卡之间的通信不能实现,会显示“检查SIM卡”;当SIM卡对开机检测信号没有响应时,手机也会提示“插入SIM卡”;当SIM卡在开机使用过程中掉出、由于松动接触不良或使用报废卡时,手机会提示“SIM卡错误”。
SIM卡的存储容量有8KB、16KB、32KB、64KB、甚至1MB等。多为16KB和32KB。SIM卡能够储存多少电话号码和短信取决于卡内数据存储器EEPROM的容量。

SIM卡 - 注意事项

SIM卡SIM卡
使用智能SIM卡请注意
(1)请勿将卡弯曲,卡上的金属芯片更应小心保护;
(2)保持金属芯片清洁,避免沾染尘埃及化学物品;
(3)为保护金属芯片,请避免经常将SIM卡从手机中抽出;
(4)请勿将SIM卡置于超过85℃或低于-35℃的环境中;
(5)在取出或放入SIM卡前,请先关闭手机电源;
(6)在手机出现低电源警告时,请关闭手机,再更换电池。
(7)SIM卡必须存放在干燥通风的环境下,以免芯片生锈。
首次使用SIM卡须知
首次使用SIM卡请按下列步骤进行:
(1)关掉手机电源
(2)参阅手机使用手册,将SIM卡插入手机内之正确位置;
(3)打开手机电源开关,待网络接通后,即可按键拨号,打出您的第一个电话。
SIM卡被锁定
若手机屏幕出现“Blocked”字样,表示您的SIM卡已被锁死。可能是您连续三次输入错误的PIN密码,导致卡被锁住。出现这种情形时,请到当地移动、联通或电信营业厅,由服务人员为您解锁。
SIM卡遗失/被窃
当您的SIM卡不慎遗失或被窃时,为了慎重起见,您应立即到当地移动或联通的营业厅或拨打10086(移动),10010(联通),10000(电信)申请挂失,以免SIM卡被盗用。SIM卡挂失后,可随后向移动或联通申请补办

SIM卡损坏/故障
当手机屏幕显示“SIM卡错误”时表示您的SIM卡已损坏无法使用,请携带原卡到移动联通营业厅更换。
SIM卡容量
SIM卡可储存电话簿和短信,容量如下:8K卡电话簿容量为20—40个,短信息10—15条;16K卡电话簿容量为150—200个,短信息15—40条;32K STK卡电话簿容量为130—150个,短信息15条;WIB卡电话簿容量约为150个,短信息10—20;具体SIM卡内存请以手机显示为准。
卡片类型(MINI-SIM,Micro-SIM,Nano-SIM)和卡片容量无关。

SIM卡 - 常见故障

1、每当手机打开时,手机都要与SIM卡进行数据交流。没插卡时,这些信号是不会送出的。当手机插入SIM卡后无任何反应或插入SIM卡显示出错时,这可能是因为SIM卡开关不良或接触不良或使用废卡产生的。如果换新卡后故障仍然存在,那么故障一般发生在SIM卡供电部分。在SIM卡插座的供电端、时钟端、数据端,开机瞬间可用示波器观察到读卡信号,如无此信号,应为SIM卡供电开关周边电阻电容元件与卡脱焊问题。
2、如SIM卡在一部手机上可用,在另一部手机上不能用,可能是在手机中已经设置了“网络限制”和“用户限制”功能。这可以通过16位网络控制码(NCK)或用户控制码(SPCK)启动该手机的限制功能,这需要网络运营商解决。另外,这种故障也可能是SIM卡供电偏低或接触不良造成的。

SIM卡 - 主要功能

SIM卡的功能之一
存储用户相关数据
SIM卡存储的数据可分为四类:第一类是固定存放的数据。这类数据在ME(Mobile Equipment)被出售之前由SIM卡中心写入,包括国际移动用户识别号(IMSI)、鉴权密钥(KI)等;第二类是暂时存放的有关网络的数据。如位置区域识别码(LAI)、移动用户暂时识别码(TMSI)、禁止接入的公共电话网代码等;第三类是相关的业务代码,如个人识别码(PIN)、解锁码(PUK)、计费费率等;第四类是电话号码簿,是手机用户随时输入的电话号码。

SIM卡的功能之二
用户PIN的操作和管理
SIM卡本身是通过PIN码来保护的,PIN是一个四位到八位的个人密码,只有当用户输入正确的PIN码时,SIM卡才能被启用,移动终端才能对SIM卡进行存取,也只有PIN认证通过后,用户才能上网通话。
SIM卡的功能之三
用户身份鉴权
确认用户身份是否合法,鉴权过程是在是在网络和SIM卡之间进行的,而鉴权时间一般是在移动终端登记入网和呼叫时。鉴权开始时,网络产生一个128比特的随机数RAND,经无线电控制信道传送到移动台,SIM卡依据卡中的密钥Ki和算法A3,对接收到的RAND计算出应答信号SRES,并将结果发回网络端。而网络端在鉴权中心查明该用户的密钥Ki,用同样的RAND和算法A3算出SRES,并与收到的SRES进行比较,如一致,鉴权通过。
SIM卡的功能之四
SIM卡中的保密算法及密钥
SIM卡中最敏感的数据是保密算法A3、A8、密钥Ki、PIN、PUK和Kc。A3、A8算法是在生产SIM卡时写入的,无法读出。PIN码可由用户在手机上自己设定,PUK码由运营者持有,Kc是在加密过程中由Ki导出的。

SIM卡 - 引脚说明

16PINsim卡与8PINsim卡的引脚定义是如何的?
2PCB的封装
sim卡读卡器

SIM卡 - 相关介绍

SIM外部特征

SIM卡读卡器是一种读取SIM卡内部信息的硬件接口电路,和平常见到的各种储存卡的读卡器相似。能够读出SIM卡中的电话薄、短信、以及其他信息,并能完成电话薄的修改,从而备份电话薄。此外,一些读卡器具有破解功能,能够完成特定SIM卡的烧制,实现一卡多号,或一号多卡。

sim卡读卡器

触点电性能
低电平
高电平
Vcc
U=+5V+-10%, I=10mA
RST
-0.3V<0.6V,I=200uA  4V CLK  -0.3V<+0.6V,I=200uA  -2.4V Vpp  +5v +- 10%  GND  I/O 输入  0V<0.4V,I=1mA  0.7V 输出
0V<0.8,I=1mA  3.8V
中国移动推出4G容量SIM卡
移动推出这种SIM卡绝非仅仅只是单纯地扩充了SIM卡的容量,而是希望将来通过这种SIM卡向用户提供更加细致的服务。
2008中国国际通信展在北京展出最大内存可达4G移动海量SIM卡,此举将使传统外置TF卡遭遇难关

SIM卡 - 安全漏洞

SIMSIM
黑客可从远端复制SIM卡 安全专家建议3年换一次SIM卡

经常使用手机进行银行交易的朋友小心了。黑客能在2分钟左右的时间里远程在你的手机上安装软件,可完全独立操作你的手机;可监视你,阅读你的短信,掌控你的银行账号
德国柏林安全研究实验室(SRL)21日公布了他们的一个新发现:全球最少有5亿部手机的SIM卡存在安全漏洞,黑客可从远端复制SIM卡,并盗取卡内银行账号等资料。
运营商有时间补救
联合国国际电信联盟(ITU)称此发现相当重要,并计划将安全漏洞通报近200个成员国政府及企业界。德国柏林安全研究实验室指出,SIM卡安全漏洞应该还没有被网络犯罪集团发现,运营商还有至少半年的时间来补救。
据报道,SIM卡安全漏洞由德国柏林安全研究实验室首席研究员诺尔(上图)首先发现,后者于2011年初开始试图破译手机SIM卡,一直未能成功,直到2013年才偶然破解
诺尔称,通过发送一条伪装成来自于运营商的短信,他就能收到一条手机返送的错误信息,其中包含了算出该SIM卡数字密钥的所有必要信息。算出数字密钥之后,再发送一条短信他就SIM卡座能够窃听通话、窃取所有数据,或是控制手机进行发送短信和购买等操作。

SIM卡 - 英美偷盗

SIMSIM
2015年2月,斯诺登向The Intercept提供的文档,美英间谍曾入侵金雅拓(Gemalto)公司以盗取加密密钥,而Gemalto则是全球最大的SIM卡制造商。这些密钥可用于解密语音和数据方面的移动通信,而用户、网络运营商、以及政府都不会知情。显然,这相当于偷到了用户家里面的门钥匙,因此攻击者无需“破门而入”。
据悉,这些被盗的加密密钥使得情报机构可以在没有获得通讯公司许可。

2、SIM卡接口

SIM卡是通过卡面上铜制接口来连接卡内逻辑电路与移动终端的,SIM卡芯片有八个

触点,通常与移动设备连接需要六个触点。

SIM卡 - 软件特性

SIM卡采用新的单片机及存储器管理结构,因此处理功能大大增强。其智能特性的逻辑结构是树型结构。全部特性参数信息都是用数据字段方式表达,SIM卡
中存有三类数据信息:

(1)与持卡者相关的信息以及SIM卡将来准备提供的所有业务信息,这种类型的数据存储在根目录下。

(2)GSM应用中特有的信息,这种类型的数据存储在GSM目录下。

(3)GSM应用所使用的信息,此信息可与其它电信应用或业务共享,位于电信目录下。

即在根目录下有三个应用目录,一个属于行政主管部门应用目录,两个属于技术管理的应用目录,分别是GSM应用目录和电信应用目录。所有的目录下均为数据字段,有二进制的和格式化的数据字段。数据字段中的信息有的是永存性的即不能更新的,有的是暂存的,需要更新的。每个数据字段都要表达出它的用途、更新程度、数据字段的特性(如识别符)、类型是二进制的还是格式化的等。 

SIM卡 - 分类

SIMSIM 手机
SIM卡存储的数据可分为四类:第一类是固定存放的数据。这类数据在移动电话机被出售之前由SIM卡中心写入,包括国际移动用户识别号(IMSI)、鉴权密钥(KI)、鉴权和加密算法等等。第二类是暂时存放的有关网络的数据。如位置区域识别码(LAI)、移动用户暂时识别码(TMSI)、禁止接入的公共电话网代码等。第三类是相关的业务代码,如个人识别码(PIN)、解锁码(PUK)、计费费率等。第四类是电话号码簿,是手机用户随时输入的电话号码。用户全部资料几乎都存储在SIM卡内,因此SIM卡又称为用户资料识别卡。

SIM卡 - 使用

SIMSIM 卡座
SIM卡在日常使用中一是请勿将卡弯曲,卡上的金属芯片更应小心保护,保持金属芯片清洁(可用酒精棉球轻擦),避免沾染尘埃及化学物品;二是为保护金属芯片,请避免经常将SIM卡从手机中抽出;请勿将SIM卡置于超过85度或低于-35度的环境中;在取出或放入SIM卡前,请先关闭手机电源;三是最好不要用手去触摸那些触点,以防止静电损坏。

SIM卡的使用是有一定年限的。它的物理寿命是取决于客户的插拔次数,约在1万次左右;而集成电路芯片的寿命取决于数据存储器的写入次数,不同厂家其指标有所不同,就Motorola生产的SIM卡经试验室试验约为5万次。SIM卡的平均寿命约为4年。

 

相关文献

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参考资料:
[1]^引用日期:2015-08-02

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