SIM卡

第七讲 SIM卡

http://www.zswuwei.gov.cn/technology/Gsm/gps19.htm

7.2 SIM卡简介

   1. SIM卡的结构和类型

   SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡，它的构成是以下几个模块：

   --- CPU

   --- 程序存储器(ROM)

   --- 工作存储器(RAM)

   --- 数据存储器(EPROM或E2PROM)

   --- 串行通信单元

   这五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。

   在实际使用中有两种功能相同而形式不同的SIM卡：

   (a) 卡片式(俗称大卡)SIM卡，这种形式的SIM卡符合有关IC卡的ISO…7816标准，类似IC卡。

   (b) 嵌入式(俗称小卡)SIM卡，其大小只有25mm×15mm，是半永久性地装入到移动台设备中的卡。

   两种卡外装都有防水、耐磨、抗静电、接触可靠和精度高的特点。

   2．SIM卡的软件特性

   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。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。

   3．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算法、密约Ki、PIN、PUK和Kc。A3、A8算法是在生产SIM卡的同时写入的，一般人都无法读A3、A8算法；HN码可由客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；Ki需要根据客户的IMSI和写卡时用的母钥(Kki)，由运营部门提供的一种高级算法DES，即Ki＝DES(IMSI，Kki)，经写卡机产生并写入SIM卡中，同时要将IMSI、Ki这一对数据送入GSM网路单元AUC鉴权中心。

   如何保证Ki在传送过程中安全保密是一件非常重要的事情。Ki在写卡时生成，同时加密，然后进入HLR／AUC后再解密，那么连写卡和HLR／AUC的操作人员也不知道Ki的真实数据。

   一般流行的做法是用一高级方程DES对Ki进行加密，DES方程需要一把密钥Kdes，加密和解密都用同一把密钥。由运营部门提供DES方程给HLR／AUC设备供应商，运营部门制定严格的保密制度，管理好密钥Kdes就能保证Ki传递的安全性，此过程见图7-1所示。

图7-1 SIM卡写卡流程

   4. 数据和参数

   SIM卡中存有数据：ISDN、Ki、PIN、PUK、TMSI、LAI和ICCID(SIM卡号码)。其中ISDN、Ki、PIN、PUK上面已提到；TMSI和LAI是随着客户移动，网路随时写入的；ICCID号码是SIM卡号，它的数据格式定义如下：

     898600 9F SS YY G xxxxxX Chk

     898600 固定不变

     9 代表移动业务接入号的末位

     F 代表功能位，暂定为0

     SS 代表各省编号

     YY 代表编制ICCID时的年号(取后两位)

     G 代表SIM卡供应商编号

     XXXXXX 由各局自行定义

     Chk 校验位

   ICCID号码一共20位，采用条形码和数字号码印刷，颜色为黑色，印在SIM卡的反面，即不带芯片的那面。大卡、小卡均印20位，大卡将条形码、数字号码印在左上方，条形码在上，数字号码在下。小卡只在芯片反面印制数字号码，数字号码分四行，每行五位。ICCID的条形码采用交叉二五码。

   另外，SIM卡中还存有许多参数，分为GSM系统参数和电信业务参数两类。GSM系统参数一般包括有管理类别、业务表、接入控制BCCH信息、TMSI、IMSI、Kc等；电信业务参数包括有缩位拨号、短消息、话费数据等。

   下面按GSM的Phasel(阶段1)和Phase2(阶段2)两种情况对SIM卡的数据格式说明如下：

   (1) Phasel

    ① GSM系统参数

   在阶段l时所选GSM系统参数数据项目见表7-1所示。其中，6F38业务表中选有五项开放业务：

表7-1 GSM阶段1系统参数数据所选项

标识符名称长度6FAD管理(Administrative)36F38业务表(Service Table)46F07IMSI96F7B禁止PLMN(Forbidden PLMN)126F7ETMSI LAI116F20Kc,n96F30PLMN选择(PLMN Selector)246F74BCCH信息(BCCH Information)166F78接入控制(Access Control)2

   业务1(Servicel)：PIN码取消(PIN Disabling)

   业务2(Service2)：缩位拨号(AbbreviatedDialling Numbers)

   业务3、业务5和业务8在Phase．1中不开放。6F78接入控制采用低级等级。

   业务4(Service4)：短消息存储(Short Message Storage)

   业务6(Service6)：容量配置参数(Capability Configuration Pa-rameters)

   业务7(Service7)：PLMN选择(PLMN Selector)

   ② 电信业务参数

   电信业务所选项目见表7-2所示。

表7-2 GSM阶段1电信业务所选项

标识符名称长度6F3A缩位拨号 (Abbreviated Dialling Numbers)50 X 226F3D容量配置参数 (Capability Config Parameters)1 X 146F3C短消息存储 (Short Message Storage)5 X1766F39话费计数 (Carging Counter)2

   (2) Phase2

   ① GSM系统参数

   在阶段2时GSM系统参数数据所选项目见表7-3所示。其中，6F38业务表在Phasel的基础上增加的业务有：

表7-3 GSM阶段2 系统参数数据所选项

标识符名称长度6F05语种选择(Language Preferernce)46F07IMSI96F20Kc,n96F30PLMN选择(PLMN Selector)426F31HPLMN搜索(HPLMN Search)16F38业务表(Service Table)46F45小区广播消息标识8 (Cell Broad Message ID) 6F74BCCH消息(BCCH Information)166F78接入控制(Access Control)26F7B禁止PLMN(Forbidden PLMN)126F7ETMSI LAI116FAD管理数据(Admin Data)36FAEPhase 识别(Phase Ident)2

   业务9(Service9)：MSISDN

   业务10(Servicelo)：扩展1文件(Extension l file)

   业务12(servicel2)：短消息参数(short Message Parameters)

   业务13(Servicel3)：最后拨号存储(Last Number Dialled)

   业务14(servicel4)：小区广播消息识别(cell Broadcasting

   Message ldentifier fi1e) ．

   业务3、业务5、业务8和业务11在Phase2中不开放。6F78接入控制采用低级等级。

   ② 电信业务参数

   电信业务所选项目见表7-4所示。

表7-4 GSM阶段2电信业务所选项

标识符名称6F3A缩位拨号(Abbreviated Dialling)6F3C短消息存储(Short Message Storage)6F3D容量配置参数(Capability Config.)6D40MSISDN6F42短消息存储参数(SMS Paramters)6F43短消息存储状态(SMS Status)6F44最后拨号存储(Last Number Dialled)6F4A扩展1文件(Extension 1 file)

   5. SIM卡的寿命

   SIM卡的使用是有一定年限的。一般来说，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经试验室试验约5万次左右。SIM卡的平均寿命约为4年左右。