Устройство сим карты – какой была тогда и какая она сейчас

Java на картах

Да, я не ошибся. По программной «начинке» смарт-карты делятся на 2 большие группы —

nativejavacard

Javacard

В эпоху распространения языка Java компания Sun Microsystems написала спецификации javacard. Идея javacard была в том, чтобы сделать возможным установку приложений (апплетов) на карты различных производителей (и на различные чипы). В 1996 году подразделение смарт-карт корпорации Shlumberger (позже переименованное в Axalto, на данный момент Gemalto) представила первую javacard.

Идея достаточно простая. Кроме ОС карта содержит виртуальную машину Java. Разработанное приложение компилируется в байткод и загружается на карту. Приложения в этом случае загружаются уже после загрузки ОС (в процессе производства карты), также, если карта содержит Remote Applet Manager, javacard апплет может быть установлен после выпуска карты посредством CMC.

Язык для разработки под javacard — это сильно урезанная Java. Урезана она намного сильнее, чем в J2ME. Из примитивов остались только boolean, byte, short и опционально поддерживается int (но практически не используется в угоду совместимости, так как поддерживается далеко не всеми производителями).

Нет привычных классов типа String (вообще из java.lang перекочевали только Object, Throwable и несколько Exceptions), нет мультипоточности, нет garbage collector’а. Минусы javacard, на мой взгляд, — это скорость работы и большие требования к памяти (как RAM, так и EEPROM/Flash). Java-карты более дороги вследствие использования более дорогих чипов и более сложной структуры ПО.

Native карты

ПО для native-карт пишется на С. Приложения (если таковые требуются производителем) обычно тесно интегрированы с ОС и загружаются одновременно с ОС на карту. Устанавливать какие-либо приложения, разработанные другой компанией, на native-карту нельзя.

Дополнительную функциональность, затребованную оператором, зачастую приходится добавлять в код ОС. Размеры самой ОС из-за использования С и простоты ОС достаточно маленькие (для SIM карт порядка 10-20Кбайт). Поэтому native-карты на данный момент используются в low-cost сегменте, где оператор ничего не хочет на карте, кроме простого меню.

Для чего это все нужно?

SIM-меню и остальные «несистемные» приложения являются просто value added services. Основная цель карты — произвести идентификацию и аутентификацию абонента в сети.

Для этого на карте есть IMSI (International Mobile Subscriber Identity) — уникальный идентификатор SIM-карты и 128-битный ключ Ki.

Ниже представлена процедура аутентификации в сети GSM и генерации ключа сессии Kc.

Аутентификация проходит с помощью алгоритма A3, генерация Kc — A8. Authentication Center (AuC) на запрос аутентификации карты генерирует 128-битную псевдослучайную последовательность RAND и отсылает ее SIM-карте. Далее, зная IMSI карты, AuC использует ключ Ki, привязанный к данному IMSI, и данные RAND в качестве входных данных в алгоритмах A3 и A8.

Карта одновременно с этим производит те же самые вычисления. Результат вычислений алгоритма A3 Signed Response (SRES) отправляется картой в AuC, на котором полученный SRES сравнивается с вычисленным на AuC. При совпадении результатов процедура аутентификации считается успешно пройденной.

Программы «клонирования» карт используют уязвимость в старой версии алгоритма A8 (COMP128-1). На данный момент в GSM сетях широко используются COMP128-2 и COMP128-3. Уязвимость была найдена еще в 1999 году, но некоторые GSM операторы так и не перешли на использование 2-го и 3-го алгоритмов (уязвимости в которых на данный момент не найдены).

История

Сегодня, когда мы используем связь 4G, мало кто знает, что во времена 1G привычных нам сим-карт не было вообще. И это относится не к их физическому размеру, а к самому факту их использования. Идентификация пользователя сотовых сетей проводилась на основе серийного номера, используемого клиентом телефона.

Такая схема имела существенные недостатки, поскольку даже во времена первых мобильных телефонов пользователь мог потерять его, или стать жертвой грабителей, да и сотовый телефон мог просто выйти из строя. В этом случае пользователь был вынужден не только купить новый аппарат, но и обратиться с ним к своему оператору для привязки к своему контракту.

Благодаря усилиям тех, от кого зависело, как будет развиваться сотовая связь в дальнейшем, появились первые сим-карты, которые по своему размеру были как используемые в таксофонах смарт-карты. Именно полноразмерные симки являются обычными, а не те, которые многими считаются таковыми.

Читайте про операторов:  Опубликована база адресов 78 млн абонентов российских операторов. | Пикабу

История создания sim-карты

Первые доступные широкому кругу пользователей мобильные, или как тогда говорили, сотовые телефоны работали по стандарту 1G. При подключении не было отдельной сим с номером, телефон представлял собой простой аппарат без разъема. Номер присваивался по заводской партии модели, в память устройства программировали также код оператора и набор цифр, что закреплялись за конкретным абонентом.

В случае утери или замены аппарата необходимо было обращаться в офис оператора для перепрограммирования номера на новую модель. Узнайте про esim что это такое из нашей статьи.

Наиболее распространенные сбои в работе сим-карты

На самом деле сбои в работе сим-карты часто случаются из-за самого пользователя. Ниже мы прикрепили перечень популярных проблем.

  • Физическое повреждение SIM: неправильное извлечение карточки при распаковке пакета, неаккуратное извлечение/вставка в слот смартфона;
  • Не соответствие типа (формата) карточки;
  • Активная зона в слоте загрязнена;
  • Не до конца вставлена сим-карта в разъем.

Помимо перечисленных выше проблем могут также возникнуть сбои в работе ПО или поломки самого мобильного устройства.

Немного о производстве


Для понимания последующего материала мне кажется правильным вкратце объяснить основные процессы при производстве карт.

1. Производство чипа

Исполнитель: Производитель чипов (silicon vendor).

Конечный продукт: пластина с чипами (wafer).

Чипы производятся несколькими компаниями, наиболее распространенные — Samsung, ST Microelectronics, Infinion, SST etc.

Обратная сторона модуля. Белый прямоугольник в центре — чип SIM-карты:

2. Сборка модулей

Исполнитель: производитель смарт-карт (card vendor) или сторонний завод по сборке модулей.

Конечный продукт: лента с модулями (чип контактная площадка).

На этом этапе пластина режется на чипы (зачастую пластины режутся производителем чипа), чипы крепятся на контактные площадки, затем распаиваются контакты и чип заливается клеем (см. предыдущее фото обратной стороны модуля). Вся эта конструкция называется «модулем»:

3. Производство карты

Исполнитель: card vendor.

Конечный продукт: SIM-карта.

Модули извлекаются из лент, крепятся на пластиковую основу карты, затем загружаются файловая система, приложения, затем идет персонализация карты — загрузка данных, уникальных для каждой карты (различные ID, ключи итд) и нанесение их на саму карту (например ICCID и PIN коды в случае с SIM-картами).

Приложения

В предыдущем тексте часто упоминались приложения, но человеку, не знакомому со смарт-картами, чаще всего непонятно, что за приложения могут быть на карте.

Во-первых, основная функциональность карты может быть вынесен в отдельное приложение. К примеру, может быть SIM applet, написанный на java, который реализует всю функциональность SIM. Может быть R-UIM приложение (R-UIM карты используются в CDMA сетях).

Это может быть приложение Visa или Mastercard, превращающие смарт-карту в банковскую карту. По сути, при использовании java, в ОС можно оставить управление памятью, ввод-вывод и Java машину. При этом, если производителю надо произвести SIM-карты — загружается SIM апплет, если надо сделать Visa — загружается приложение Visa.

Во-вторых, существует класс приложений на картах — microbrowsers. Это интерпретаторы байткода для построения SIM-меню. Это не java байткод, а байткод, понятный установленному браузеру. Меню в этом случае чаще всего разрабатывается на xml-подобном языке разметки, конвертируется в байткод и загружается в браузер.

На данный момент наиболее широкое распространение получили браузеры S@T от Simalliance и WIB от Smarttrust. Обе организации не разрабатывают браузеры, они пишут спецификации и сертифицируют браузеры, написаные по этим спецификациям.

В-третьих, это могут быть SIM меню, разработанные на java (без использования браузеров), либо просто какой-то фоновый апплет. К примеру, это может быть апплет, следящий за тем, какой телефон вы используете. Если вы вставили карту в новый телефон, то SIM посылает IMEI нового телефона оператору, а тот, в свою очередь, отправляет вам настройки wap/gprs для вашей модели.

Прошлое и будущее sim-карты | блог telcojournal

«В начале было слово, и слово было два байта…»

Сегодня страшно представить, но когда-то в стародавние времена SIM-карт вообще не существовало. Номер мобильника был железно привязан к аппарату и не было бОльшего горя у пользователя, чем потеря или апгрейд любимого телефона. Потому что новый девайс необходимо было перепрограммировать и заново вносить в базу данных.

Читайте про операторов:  МТС тарифы Интернет ТВ Мобильная связь в Саратове

Успокаивало то, что сотовая связь была тогда доступна только избранным. Может быть тогда и появилось устойчивое выражение «богатые тоже плачут»? 🙂

SIM-карты

undefined

Именно тогда зародилась идея отмены «телефонного» рабства. Нужно было дать свободу человеку в мобильной сети. Так появился Subscriber Identification Module — модуль идентификации абонента. В русском языке модуль сразу обрел женский род: sim-карта, она же sim-ка или просто симка.

Первая симка была очень похожа на кредитку, что легко объяснимо. Как и любая банковская карта, SIM является разновидностью Smart-карты и представляет собой компьютер в миниатюре. Сим-карта включает в себя функционал процессора, оперативной памяти, файловой системы и контроллера ввода-вывода.

Большая Сим-карта

Первые мобильные «кирпичи» легко вмещали так называемую полноразмерную SIM-карту, но постепенно производители телефонов, совершенствуя технологии, стремились делать гаджеты всё меньшего размера. И поэтому с начала XXI века стала широко применяться mini-SIM-карта.

Этот формат вполне хорошо себя чувствует до сих пор.

А когда в мире начал распространяться протокол 3G, в 2003 году на рынке появилась micro-SIM-карта. Она была меньше micro и, казалось, меньше уже некуда.

Однако, несмотря на то, что с появлением смартфонов процесс минимизации размеров устройств пошёл в обратную сторону, SIM продолжил избавляться от лишнего пластика. «Виновата» в этом компания Apple, которая в 2022 году предложила миру, наряду со своим очередным революционным гаджетом — iPhone-5, новый формат карты — nano-SIM. Оставив, по сути, один голый чип.

К тому же, сама карта стала немного тоньше, чем все её предшественники, которые были одинаковой толщины.

Размер SIM-карт

Nano-SIM использует всего 6 контактов, в отличие от 8-контактных потомков. Но никакая функциональность от этого не пострадала. Эти два «лишних» контакта можно считать атавизмом. Изначально их планировалось использовать для общения карты с телефоном в стандарте USB, но данный подход не нашёл своего благодарного потребителя.

Изменения Сим-карт

Это все изменения, связанные с внешним видом SIM-карты. Какие характеристики менялись непосредственно внутри?

Что касается объёма памяти и напряжения, то здесь была такая картина.

1991–1993 годы — 8 Кбайт и 5,5 Вольт
1994-1997 годы — 8 Кбайт и 5,5 и 3,3 Вольта
1997-… — 16-64 Кбайт и 1,8, 3,3 Вольта

В настоящее время есть образцы с памятью до 1 Мегабайта. Но надо признать, что спрос на такие объёмы оказался низким. SIM-карта так и осталась устройством чисто для идентификации в сети, а весь остальной функционал взял на себя телефон. Уж он-то, по сравнению с симкой, гораздо сильнее эволюционировал.

Хотя, конечно, эксперименты над SIM продолжаются. Есть экземпляры, например, с поддержкой NFC или с довольно развитой софтверной частью, где можно загружать и использовать даже Java-приложения.

Кроме того, уже появились E-SIM-карты, которые могут поддерживать работу сразу с несколькими операторами.

Кстати, ведущий оператор связи MCN Telecom, который получил лицензию от Роскомнадзора на оказание услуг мобильной связи в мае, планирует предоставлять абонентам, выезжающим за границу как раз e-SIM (Embedded SIM), которая позволяет переключаться между разными операторами, не заменяя сим-карту физически. Оказывать услуги MCN Telecom начнёт осенью текущего года.

Парадигму о том, что история развивается по спирали, подтверждает и тот факт, что сейчас уже прорабатываются стандарты не сменных SIM-карт нового поколения.

Перепрограммирование таких чипов должно быть проще, чем замена нынешней SIM-карты в телефоне.

Источники:
ru.wikipedia.org/wiki/SIM-карта
kakprosto.ru/kak-897187-kakie-byvayut-vidy-sim-kart-i-chem-oni-otlichayutsya-
ixbt.com/mobile/sim-2022.shtml
habrahabr.ru/company/beeline/blog/133388/
mobilkoy.ru/otlichie-vidov-sim-kart-kak-izmenit-razmer-sim-karty
3dnews.ru/66236
topnomer.ru/news/evolyutsiya-sim-kart-chto-takoe-sim-karty-i-ikh-osnovnye-tipy/

Разберем устройство sim-карты

Сегодня карточки SIM выглядят как небольшой прямоугольный кусок пластика, в который внедрена контактная площадка. По стандарту на таких площадках должно располагаться 8 контактов, однако в настоящее время многие производители используют только 6 контактов и при этом набивают свой уникальный рисунок на площадку.

Контакты нумеруются от C1 до С8, если используется 8 позиций, или же диапазонами C1-C3, C5-C7, если 6.

А теперь давайте подробно рассмотрим за что отвечает каждый из контактов:

КонтактНаименование на английскомОписание
C1VccОтвечает за питание.
C2ResetУправляет карточкой.
C3CLK (Clock)Тактовая частота.
C5GNDЯвляется общим отделом,  который называется «земля» и занимает больше всего места на площадке. Обычно к нему подсоединяют C4 и C8.
C6VppПрограммируемый вход напряжения. Используется для подачи напряжения во время программирования или стирания энергозависимой памяти.
C7I/OВвод/вывод для последовательных данных к интегральной схеме.
Читайте про операторов:  Как устроена sim-карта, форматы сим-карт | Про Операторов

Чтобы обеспечить работу определенного мобильного тарифного плана и идентифицировать пользователя, сим-карты вставляются в специальные слоты в мобильных устройствах.

После этого телефон посылает карточке определенные запросы или команды, а она только дает ответ на них. Такой механизм обмена информацией называется STK – SIM (Card) Application Toolkit. С его помощью вы можете воспользоваться услугами реально времени. Ну, к примеру, узнать баланс счета.

Типы карт

По типу используемой памяти в последнее время SIM-карты делятся на 2 группы: карты, в которых используется ROM и EEPROM, и карты, где используется Flash память.

В первом типе карт операционная система (ОС) и постоянно используемые и малоизменяемые приложения помещаются в ROM производителем чипа (первый этап производства). Цикл производства в этом случае очень долгий и промежуток между релизом ОС и отгрузкой первых чипов занимает 2-3 месяца. EEPROM используется производителем карт для загрузки файловой системы (ФС) и приложений.

В случае с Flash картой ОС, ФС и приложения хранятся на Flash памяти. Использование Flash позволяет загружать ОС в процессе сборки модулей или при производстве карты (этапы 2 и 3). На данный момент карты с использованием flash памяти практически вытеснили ROM с рынка SIM-карт.

Flash чипы дешевле и позволяют достаточно легко вносить изменения в ОС. Также производителю карт проще планировать заказ чипов, так как не надо заказывать чипы с конкретными версиями ОС, а просто заказываются чипы с различным размером памяти, и нужная ОС загружается уже под конкретного заказчика — оператора. Так как прогноз по закупке чипов делается обычно только раз в год, это сильно упрощает планирование.

Файловая система


На SIM-картах есть файловая система, так же как и на настольных компьютерах. Файлы бывают 2х типов — DF (Dedicated file — аналог папки) и EF (Elementary file — аналог обычного файла). Корневой DF файл называется MF (Master File).

В файловой системе SIM-карты хранятся секретные ключи, адресная книга, список последних СМС, название оператора, сети, предпочтительные в роуминге, сети, запрещенные к использованию, и т. д. Естественно, существуют уровни доступа к файлам. Ключи зачастую имеют NEVER в качестве доступа на чтение, что исключает возможность их прочитать извне.

Форматы sim-карт

Первые sim имели тот же вид и формат, что и карточки для телефонных автоматов конца 90-х годов и начала 2000-х. Плата была вшита в пластик, она не выламывалась, а вставлялась в устройство целиком. Первые мобильные были именно такими, но очень быстро сменились форматы, они стали меньше.

Полноразмерные сим-карты образца 1991 года давно не используются. И на сегодняшний день в сфере мобильных технологий можно увидеть такие типы:

  • mini – изобретена в 1996 году, имеет размер 25-15 мм, поддерживает стандарты связи 2G и 3G, используется во всех моделях выпуска с начала 2000-х годов до теперешнего времени;
  • micro – изобретена в 2003 году, имеет размер 15*12 мм, поддерживает стандарты связи 3G и 4G;
  • nano – изобретена в 2022 году, имеет размер 12,3*8,8 мм, поддерживает форматы связи 3G и выше, первым гаджетом, где она была установлена, стал Iphone 5s;
  • e-sim – вирутальная, была изобретена в 2022 году, запаивается в виде микросхемы в устройство, что помогает сделать устройство очень тонким и при надобности запрограммировать плату на работу с несколькими операторами связи без использования стандартных sim;
  • virtual – сим-карта с номером, по ней нельзя совершать голосовые звонки, служит для подключения устройства к Интернету, в основном в модемах.

На заметку!

Большинство современных операторов связи предлагают в стартовых пакетах специальный формат combi. Он позволяет пользователю изменить размер в сторону уменьшения, а при надобности увеличить, вставив плату в пластик.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector