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第七讲 SIM卡 (2)
| 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) | 3
6F38 | 业务表(Service Table) | 4
6F07 | IMSI | 9
6F7B | 禁止PLMN(Forbidden PLMN) | 12
6F7E | TMSI LAI | 11
6F20 | Kc,n | 9
6F30 | PLMN选择(PLMN Selector) | 24
6F74 | BCCH信息(BCCH Information) | 16
6F78 | 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) 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。 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 22
6F3D | 容量配置参数 (Capability Config Parameters) | 1 X 14
6F3C | 短消息存储 (Short Message Storage) | 5 X176
6F39 | 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) | 4
6F07 | IMSI | 9
6F20 | Kc,n | 9
6F30 | PLMN选择(PLMN Selector) | 42
6F31 | HPLMN搜索(HPLMN Search) | 1
6F38 | 业务表(Service Table) | 4
6F45 | 小区广播消息标识 (Cell Broad Message ID) | 8
6F74 | BCCH消息(BCCH Information) | 16
6F78 | 接入控制(Access Control) | 2
6F7B | 禁止PLMN(Forbidden PLMN) | 12
6F7E | TMSI LAI | 11
6FAD | 管理数据(Admin Data) | 3
6FAE | Phase 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.)
6D40 | MSISDN
6F42 | 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。 |
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