SIM卡

目錄
·SIM卡
·手機(jī)SIM卡原理
·SIM卡觸點(diǎn)電性能表
·SIM卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
·SIM卡的軟件特性





SIM卡
Subscriber Identity Module -- 客戶身份識(shí)別卡
它是一張符合GSM規(guī)范的“智慧卡”，SIM卡有大小之分，大卡尺寸54mm×84mm（約為名片大小），小卡尺寸為25mm×15mm（比普通郵票還小）。其實(shí)“大卡”上面真正起作用的是它上面的那張“小卡”，“小卡”上起作用的部分只有小指甲蓋那么大。目前國(guó)內(nèi)流行樣式是“小卡”，小卡也可以換成“大卡”（有個(gè)卡托即可）�！按罂ā焙汀靶】ā� 分別適用于不同類型的GSM移動(dòng)電話，早期的機(jī)型如摩托羅拉GC87C、308C等手機(jī)用的是“大卡”，現(xiàn)在新出的機(jī)型基本上都是用“小卡”。 SIM 卡可以插入任何一部符合GSM規(guī)范的移動(dòng)電話中，“實(shí)現(xiàn)電話號(hào)碼隨卡不隨機(jī)的功能”，而通話費(fèi)則自動(dòng)計(jì)入持卡用戶的帳單上，與手機(jī)無關(guān)。

SIM卡叫“用戶識(shí)別卡”，它實(shí)際上是一張內(nèi)含大規(guī)模集成電路的智能卡片，用來登記用戶的重要數(shù)據(jù)和信息。SIM卡最重要的一項(xiàng)功能是進(jìn)行鑒權(quán)和加密。當(dāng)用戶移動(dòng)到新的區(qū)域撥打或接聽電話時(shí)，交換機(jī)都要對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)，以確定是否為合法用戶。這時(shí)，SIM卡和交換機(jī)同時(shí)利用鑒權(quán)算法，對(duì)鑒權(quán)密鑰和8位隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果相同的，SIM卡被承認(rèn)，否則SIM卡被拒絕，用戶無法進(jìn)行呼叫。SIM卡還可利用加密算法，對(duì)話音進(jìn)行加密，防止竊聽。



手機(jī)SIM卡原理
一、SIM卡的基本組成
SIM卡是帶微處理機(jī)的芯片卡，它由CPU、工作存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPRoM和串行通信單元5個(gè)模塊組成，這5個(gè)模塊集成在一塊集成電路中。例如Motorola公司的SC21 SIM卡，其CPU為68H05， RoM為6144比特，RAM為12比特，EEPROM為2992比特可擦除，16比特不可擦除，它們集成在一片集成電路中。目前市場(chǎng)上幾種主要SIM卡的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下。

表一：幾種主要SIM卡的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
廠商 SIM卡型號(hào) CPU ROM RAM EEPROM
MOTOROLA SC21 8位 6k比特 128K比特 3k比特
SC27 8位 12K比特 240K比特 3k比特
SC28 8位 16k比特 240k比特 8k比特
Hitachi H8/3101 8/16位 10k比特 256k比特 8k比特
Thomson ST16612 8位 6k比特 128k比特 2k比特
ST16 8位 16k比特 256k比特 8k比特

二、SIM卡中的用戶信息
SIM卡上包含了所有屬于本用戶的信息。它是一張符合GSM規(guī)范的“智能”卡，它內(nèi)部包含了與用戶有關(guān)的，被存儲(chǔ)在用戶這方的信息，包括：
A、鑒權(quán)和加密信息Ki（Kc算法輸入?yún)��?shù)之一、密鑰號(hào)）；
B、國(guó)際移動(dòng)用戶號(hào)（IMSI）；
C、A3：IMSI認(rèn)證算法；
D、A5：加密密鑰生成算法；
E、A8：密鑰（Kc）生成前，用戶密鑰（Kc）生成算法。
F、呼叫限制信息、縮位撥號(hào)信息，此外，為了網(wǎng)絡(luò)操作運(yùn)行， SIM還應(yīng)能存儲(chǔ)一些臨時(shí)數(shù)據(jù)，即：臨時(shí)移 動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào)（TMSI）、區(qū)域識(shí)別碼（LAI）、密鑰（Kc）。

GSM手機(jī)要想得到GSM系統(tǒng)的服務(wù)需要插入SIM卡，才能使用手機(jī)。當(dāng)然使用"112" 是可以不用SM卡的，這在維修中非常有用，如果可以使用“112”，就說明手機(jī)的接收、發(fā)送電路沒有
大的故障。
SIM卡的應(yīng)用，使手機(jī)不固定地“屬于”一個(gè)用戶，若手機(jī)將別人的“SIM"卡插進(jìn)去打電話，營(yíng)業(yè)部門只收該卡產(chǎn)權(quán)用戶的話費(fèi)，換句話說，就是插誰的卡打電話，就收誰的費(fèi)。GSM系統(tǒng)是通過SIM卡來識(shí)別GSM手機(jī)用戶，而不是靠手機(jī)來識(shí)別用戶。

目前 ，營(yíng)業(yè)部門沒有對(duì)手機(jī)的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別（IMEI）碼實(shí)行鑒別，如果實(shí)行鑒別，帶機(jī)人網(wǎng)的用戶 數(shù)量可能會(huì)下降，不利于吸引更多的用戶使用GSM手機(jī)。
個(gè)人識(shí)別碼（PIN）是SIM卡內(nèi)部的一個(gè)存儲(chǔ)單元，錯(cuò)誤地輸入P1N碼3次，將會(huì)導(dǎo)致“鎖卡”的現(xiàn)象，此時(shí)只要在手機(jī)鍵盤上按一串阿拉伯?dāng)?shù)字（PUK碼，即帕克碼），就可以解鎖。但是用戶一般不知道PUK碼。要特別注意：如果嘗試輸入10次仍未解鎖，就會(huì)“燒卡”，就必須再去買張新卡了。設(shè)置PIN可防止SIM卡未經(jīng) 授權(quán)而使用。一般情況下不要改動(dòng)PIN碼，SIM出廠設(shè)置的PIN碼都為“1234”。
每當(dāng)移動(dòng)用戶重新開機(jī)時(shí)，GSM系統(tǒng)與手機(jī)之間要自動(dòng)鑒別SIM卡的合法性，
即和手機(jī)對(duì)一下“口令”，只有在系統(tǒng)認(rèn)可之后，才為該移動(dòng)用戶提供服務(wù)，系統(tǒng)分配給用戶一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼
（TMSI），在待機(jī)、通話中使用的僅為這個(gè)臨時(shí)號(hào)碼，這就增加了保密度。

三、SIM卡的電氣連接
SIM卡在與手機(jī)連接時(shí)，最少需要5個(gè)連接線，如下：

1、電源Vcc
2、時(shí)鐘（CLK）
3、數(shù)據(jù)I/O （Data）
4、復(fù)位（RST）
5、接地端（GND）

SIM卡通過讀卡器端口與手機(jī)及GSM系統(tǒng)聯(lián)系，使用時(shí)要小心，不要用手去摸上面的觸點(diǎn)，以防止靜電損壞，更不能折疊。如果SIM卡臟了，可用酒精棉球輕擦。
SIM卡觸點(diǎn)的功能如上圖所示：從其上缺角的一邊開始,分別為I/O、Vpp、 GND；另邊則為CLK， RESET，Vcc，其余兩個(gè)點(diǎn)沒有用上。
每當(dāng)開機(jī)時(shí)，手機(jī)都要與SIM卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，用示波器可以在SIM卡座上測(cè)到一些數(shù)據(jù)信號(hào)，沒插卡時(shí)，這些信號(hào)不會(huì)送出�？芍^“瞬間即逝”，但可以用示波器捕捉到，以此判別SIM卡電路有無故障。


SIM卡觸點(diǎn)電性能表


觸 點(diǎn)
低電平
高電平

Vcc
　
U＝＋5V+-10%, I＝10mA

RST
-0.3V<U<0.6V,I=200uA
4V<U<Vcc, I= 20uA
CLK
-0.3V<U<+0.6V,I＝200uA
-2.4V<U<VCC, I=200uA
Vpp
　
＋5v ＋- 10%
GND
　 　
I/O 輸入
0V《U〈0.4V，I=1mA
0.7V《U〈Vcc，I=20uA
輸出
0V《U〈0.8，I=1mA
3.8V《U〈Vcc，I=20uA



SIM卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
SIM卡是一個(gè)裝有微處理器的芯片卡，它的內(nèi)部有5個(gè)模塊，并且每個(gè)模塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)功能：微處理器CPU（8位）、程序存儲(chǔ)器ROM（3～8kbit）、工作存儲(chǔ)器RAM（6～16kbit）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM（128～256kbit）和串行通信單元。這5個(gè)模塊被膠封在SIM卡銅制接口后與普通IC卡封裝方式相同。這5個(gè)模塊必須集成在一塊集成電路中，否則其安全性會(huì)受到威脅，因?yàn)樾酒�間的連線可能成為非法存取和盜用SIM卡的重要線索。

SIM卡的供電分為5V（1998年前發(fā)行）、5V與3V兼容、3V、1.8V等，當(dāng)然這些卡必須與相應(yīng)的手機(jī)配合使用，即手機(jī)產(chǎn)生的SIM卡供電電壓與該SIM卡所需的電壓相匹配。SIM卡插入手機(jī)后，電源端口提供電源給SIM卡內(nèi)各模 塊。

檢測(cè)SIM卡存在與否的信號(hào)只在開機(jī)瞬時(shí)產(chǎn)生，當(dāng)開機(jī)檢測(cè)不到SIM卡存在時(shí)，將提示“InsertCard（插入卡）”；如果檢測(cè)SIM卡已存在，但機(jī)卡之間的通信不能實(shí)現(xiàn)，會(huì)顯示“CheckCard（檢查卡）”；當(dāng)SIM卡對(duì)開機(jī)檢測(cè)信號(hào)沒有響應(yīng)時(shí)，手機(jī)也會(huì)提示“InsertCard（插入卡）”；當(dāng)SIM卡在開機(jī)使用過程中掉出、由于松動(dòng)接觸不良或使用報(bào)廢卡時(shí)，手機(jī)會(huì)提示“Bad Card/SIM Error（壞卡/SIM卡錯(cuò)誤）”。

SIM卡的存儲(chǔ)容量有3kB、8kB、16kB、32kB、64kB等。目前多為16KB和32KB，STK卡(SIM application Tool Kit)是SIM卡的一種，它能為手機(jī)提供增值服務(wù)，如移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)業(yè)務(wù)等。SIM卡能夠儲(chǔ)存多少電話號(hào)碼和短信取決于卡內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM的容量（有2KB、3KB、8KB容量），假設(shè)一張EEPROM容量為8KB的SIM卡，可儲(chǔ)存以下容量的數(shù)據(jù)：100組電話號(hào)碼及其對(duì)應(yīng)姓名、15組短信息、25組最近撥出的號(hào)碼、4位SIM卡密碼（PIN）。



SIM卡的軟件特性

SIM卡采用新式單片機(jī)及存儲(chǔ)器管理結(jié)構(gòu)，因此處理功能大大增強(qiáng)。其智能特性的邏輯結(jié)構(gòu)是樹型結(jié)構(gòu)。全部特性參數(shù)信息都是用數(shù)據(jù)字段方式表達(dá)，SIM卡中存有3類數(shù)據(jù)信息：
1.與持卡者相關(guān)的信息以及SIM卡將來準(zhǔn)備提供的所有業(yè)務(wù)信息，這種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在根目錄下；
2.GSM應(yīng)用中特有的信息，這種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在GSM目錄下；
3.GSM應(yīng)用所使用的信息，此信息可與其他電信應(yīng)用或業(yè)務(wù)共享，位于電信目錄下。
在SIM卡根目錄下有3個(gè)應(yīng)用目錄，一個(gè)屬于行政主管部門應(yīng)用目錄，另外兩個(gè)屬于技術(shù)管理的應(yīng)用目錄，分別是GSM應(yīng)用目錄和電信應(yīng)用目錄。所有的目錄下均為數(shù)據(jù)字段，有二進(jìn)制的和格式化的數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)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(gè)數(shù)據(jù)字段都要表達(dá)出它的用途、更新程度、數(shù)據(jù)字段的特性。

• 通信詞典解釋