Принцип работы SIM-карты

Основная функция карты — безопасная идентификация телефона в сети, а хране­ние данных, например списка телефонных номеров или записной книжки, являет­ся лишь побочной и второстепенной функцией. SIM-KapTa — это микрокомпьютер на базе 8-разрядного процессора и памяти трех видов: ROM, RAM и EEPROM. Микропроцессор SIM-карты поддерживает набор из 18 команд стандарта SIM Tool Kit (STK). Энергонезависимая память EEPROM достигает объем в 64 Кбайт и про­граммируется дистанционно. В целях безопасности служебная часть перепрограм­мируемой памяти SIM-карты, в которой хранится специальный международный идентификационный номер абонента мобильной связи (International Mobile Subscriber Identity — IMSI), его индивидуальный шифровальный ключ (Ki) и про­грамма криптографического алгоритма (A3), доступна только внутреннему про­цессору SIM-карты. Чтобы считать эти данные извне, необходимо сначала передать процессору PIN- или PUK-код, уникальные для каждого экземпляра устройства.

Пользовательская информация хранится в энергонезависимой памяти SIM-карты. Для этого в ней создается простая и своеобразная файловая система. В корневой директории MF (Master File) находятся подкаталоги DF (Dedicated Files) и EF (Elementary File). В подкаталогах хранятся сами файлы. Элементарные файлы содержат служебную информацию, например код IMSI абонента, список языков и т. д. Каждый файл состоит из заголовка (header) и тела (body). Заголовок опи­сывает структуру файла и его атрибуты, а тело содержит данные. Файлы на SIM-карте бывают трех типов: прозрачные, линейные и циклические.

? Прозрачный файл состоит из определенного количества байтов, доступных по отдельности и блоками. Блок описывается относительным адресом (offset) и длиной (length).

? Линейный файл состоит из записей (records) фиксированной длины, распо­ложенных последовательно. Максимальный объем такого файла составляет 255 записей по 255 байтов без учета расширения. В таком виде хранятся записи телефонного справочника или сохраненные сообщения SMS.

? Циклический файл содержит определенное количество записей фиксирован­ной длины. Он построен по типу стека: каждая новая запись всегда попадает

на первую позицию, а последняя запись оказывается затертой. В этих файлах содержатся списки последних вызовов и некоторая другая вспомогательная информация.

К потере, искажению или недоступности информации, находящейся в SIM-карте, ведзгг разные причины. В первую очередь, это могут быть сбои программного обес­печения телефона, в который вставлена эта карта. В таком случае SIM-карта пере­стает распознаваться телефоном либо становятся недоступными список телефонных номеров абонентов или короткие сообщения, сохранявшиеся на карту. Корректное удаление сообщения или записи телефонного справочника средствами телефона заключается в изменении одного из атрибутов (флага) в заголовке файла, в то время как содержимое остается в целости, пока не будет затерто очередной сохра­ненной записью. Таким образом, восстановление удаленных данных во многих случаях осуществляется очень легко.

Разумеется, при физическом повреждении карты восстановить с нее что-либо практически невозможно, хотя известны и такие случаи. Доступными средствами реально восстановить информацию с физически исправной SIM-карты, если про­блема была связана с нарушением логической структуры пользовательской облас­ти. Основной интерес для восстановления представляют хранящиеся на SIM-кар-тах данные телефонного справочника, полз^енные и отправленные SMS.

Устройства считывания

Помимо мобильных телефонов, разработаны и свободно продаются две категории устройств, способных считывать информацию с SIM-карт. Во-первых, кард-риде-ры USB (рис. 4.19) — миниатюрный кард-ридер подключается в порт USB и рас­познается операционной системой как устройство типа SIMCardReader. С точ­ки зрения операционной системы ни это устройство, ни SIM-карта в нем дисками или носителями не являются.

Рис. 4.19. Устройство чтения SIM-карт

Большинство современных устройств чтения SIM-карт построено по специфика­ции (стандарту) PC/SC. Другим распространенным стандартом является специ­фикация Phoenix. Эти стандарты определяют, как прикладные программы обра­щаются к кард-ридеру и находящейся в нем SIM-карте. В комплект устройства входит диск с драйверами и, как правило, с какой-либо программой восстановления и резервного копирования данных.

Другая категория устройств для считывания информации — устройства для ре­зервного копирования и дублирования SIM-карт (рис. 4.20). Они являются узко­специализированными программаторами с автономным питанием и собственной flash-памятью.

Рис. 4.20. Устройство резервного копирования SIM-карт

Подобный программатор способен считать данные с исправной SIM-карты, сохра­нить их в своей энергонезависимой памяти, а затем записать обратно в эту же или другую SIM-карту. Большинство автономных устройств лишено интерфейса со­пряжения с компьютером и для восстановления поврежденных данных совершен­но не подходит. Хотя восстанавливать данные в прямом смысле слова пользовате­лю не придется — необходимо просто сохранить полный образ карты в памяти брелока, а при неисправности SIM-карты или в случае кражи телефона необходи­мо поместить эту резервную копию в новую карту.

Секреты связи: Часть 1 – вскрываем SIM-карту

Введение

Мобильная связь стала нашим верным попутчиком. Трудно представить поездку на машине, загородные сборы, работу или даже поход в магазин без сотового телефона. Трубка становится палочкой-выручалочкой в любой сложной ситуации. Человек привык к своему маленькому коммуникатору, и связь, которая установилась между сотовым аппаратом и его владельцем, намного сильнее, чем предложенная вам оператором. Попробуйте пару дней не брать с собой свой мобильник. Мысли о пропущенных встречах, возможной неприятности за рулем или тревога при встрече захлестнут вас. Так организм отреагирует на отсутствие 100 граммов пластика и полупроводников. Если сотовый телефон настолько важен для нас, то почему мы так мало о нем знаем? Цикл наших статей «Секреты связи» должен изменить это. Мы познакомим вас со многими интересными моментами из жизни сотовой связи и дадим базовое представление об аппаратной части. Сегодня речь пойдет о SIM-карте. Большинство пользователей не уделяют этому микрокомпьютеру никакого внимания. Но без тени смущения можно заявить, что SIM-карта — сердце вашего сотового аппарата. Удобство и простота этого решения, с одной стороны, выводят его на один уровень с изобретением колеса. С другой стороны, SIM-карта вобрала в себя все новое из современного цифрового прогресса. Решение представляет из себя не просто статический прибор, а серьезный эволюционирующий чип. Возможности которого задействованы далеко не в полном объеме.

Почему SIM-карта?

История возникновения любого устройства тесно связана с вопросом – «Почему»? Говорят, что если ребенок задает его в 2 года, то из него вырастает гений. Если заветное слово произнесено в пять лет, то перед нами простой индивидуум. Становится мучительно больно, когда задумываешься, в каком возрасте мы задаемся этим вопросом. Итак, четко ответив, почему была создана SIM-карта, мы смоем позор временной задержки возникновения этого вопроса. Любой сотовый телефон должен однозначно идентифицироваться сетью оператора. Прежде всего, это необходимо делать для снятия с него денег за предоставленные услуги. Кроме того, идентификация служит ключом к предоставлению всех услуг. Во время подключения к сети трубка получает уникальное обозначение, которое заносится в специальный реестр. Вопрос с присвоением кода каждому телефону на первых порах решался очень просто. Оператор использовал уникальный Electronic Serial Number (ESN) – заводской номер аппарата. Скорее всего, это произошло по аналогии с автомобильной промышленностью. Не секрет, что ранее во многих странах номерной знак машине присваивался на заводе и сопровождал автомобиль всю его жизнь (не путайте с номером кузова или VIN-номером). Такой подход вполне оправдан, даже не смотря на очевидные проблемы, которые связны с необходимыми договорами о форматах и общих базах данных. Итак, первые телефоны находились в сети под своим Electronic Serial Number (ESN). Проблемы появились очень скоро. На рынок стали выходить все новые производители сотовых телефонов и оборудования для мобильных сетей. Надо заметить, что теплыми взаимоотношениями между собой, как любые нормальные конкуренты в условиях динамично развивающегося рынка, они не отличались. Поэтому договариваться о единых форматах Electronic Serial Number (ESN) стало почти невозможно. Разумеется, через некоторое время этот хаос был бы упорядочен. Однако гром, который ударил со стороны пользователей, не дал развития этому сценарию. Дело в том, что в те времена посещение оператора сотовой связи для приписки к нему и других формальных манипуляций становилось тяжелой обязанностью абонента. Сотовая связь, которая выглядела и преподносилась ростком свободы, предстала в виде тяжелого бремя. Одним словом, определенную аудиторию Electronic Serial Number (ESN) не устроил в корне. Все силы были брошены на поиски альтернативных путей. Они были найдены. Справедливости ради замечу, что и сейчас ряд сетей в мире использует Electronic Serial Number (ESN) для идентификации абонента, но видимых перспектив в этом направлении нет и такой подход обречен на вымирание. Итак, с обозначенной проблемой справились очень интересно. Было решено разделить идентификацию сотового телефона и абонента. Изначально это выглядело крайне привлекательно. Со временем появились недочеты, о которых скажем позже. Итак, GSM стандарт наложил на производителей сотовых телефонов обязательство – каждая трубка должна иметь 15-значный уникальный номер IMEI (International Mobile Equipment Identifier). Существуют специальные службы, которые следят и распределяют диапазоны чисел для компаний разработчиков. Если вы хорошо знакомы с компьютерным делом, то перед вами аналог MAC-адреса сетевой карты. Итак, сотовая трубка опознается оператором по IMEI коду. А вот абонент разделяется с сотовым телефоном. Для его идентификации служит SIM-карта. Это устройство становится неотъемлемым спутником всех ваших переговоров (кроме вызова экстренных служб по номеру 112, который осуществляется даже без SIM карты). Изначально к этому устройству выдвигались следующие требования:

• отдельный модуль;
• встроенная память и процессор для выполнения команд;
• возможность программирования;
• законченный товар

. Все эти условия были выполнены и на рынок попал один из самых популярных в наши дни микрокомпьютеров.

Этапы развития SIM-карты

Временной этап	Эволюция SIM-карты
	Память SIM-карты и напряжение питания	Функции SIM-карты
1991 –1993 годы	8 Кбайт, 5,5 Вольт	входящие и исходящие звонки, переадресация вызова, запрет вызова, ожидание вызова, блокировка карточки, выбор сети PLMN (ф-ция роуминга), SMS (только прием), ускоренный набор номеров, отправка и прием факсимильных сообщений, запрет работы в сетях без роумингового соглашения — FPLMN.
1994-1997 годы	8 Кбайт; 5,5 и 3,3 Вольта	Поддержка всех функций предыдущего окна плюс дополнительные — PIN2 (защита полей данных), фиксированный набор номеров, SMS (добавлена возможность отправки), статус SMS, автонабор последнего номера, выбор языка меню, персонализация сообщений, поддержка нескольких номеров (голосовая, цифровая, факсимильная связь), повтор последнего набранного номера, длинные номера (более 20 цифр), отображение провайдера услуг, АОН, антиАОН, групповой вызов, создание закрытой группы до 10 абонентов, голосовые сообщения.
1997 год и до настоящего времени	16 Кбайт, 64 Кбайт, 3,3 Вольта; 1,8 Вольта	Находится в стадии формирования. Добавлено более 50 новых функций. Среди них (наиболее интересные и перспективные) — SIM Application Toolkit, Enhanced Full Rate, а также взаимодействие GSM и DECT. Поддержка Java.

Прослеживается одна простая закономерность – SIM карта становится более технологичным решением. Объем памяти растет вслед за набором функций. Что ждет нас в будущем? Прежде всего, возможен скачек в расширении памяти SIM-карты. Разработчики и инженеры уже не раз сообщали, что они готовы представить на рынок 1 Мб SIM-карты. Однако этого не происходит. В чем причина? Новые SIM-карты стоят больше и за них кому-то придется платить. Никто не станет этого делать, если не увидит очевидной выгоды. Сомнения приходят со стороны рынка карт флеш-памяти. Они могут стать универсальным хранилищем информации. Стоимость этих решений существенно ниже, чем SIM-карт. Кроме этого, покупка дополнительной памяти — событие конституционное и демократическое, а значит, что при покупке абоненту не придется переплачивать за лишнее свободное место. И все же есть информация, которую уносить далеко от SIM-карты не сподручно, и последние все же будут расти в цифровом объеме. Второй очевидный шаг — снижение напряжения питания. Здесь ведутся работы. Шаги эти надо согласовывать с производителями сотовых телефонов. Помните рынок GSM 5 лет назад, когда новые телефоны отказывались работать со старыми картами (вернее наоборот – старые SIM-карты с новыми телефонами)? Инерционность тут огромная, но снижение питание увеличивает жизнь сотового, так как мощность, затрачиваемая на работу SIM-карты, становится меньшей.

SIM-карта под увеличительным стеклом

Итак, нам стало ясно, что SIM-карта — это идентификационный модуль абонента, содержащий микропроцессор и память, в которой может храниться различная информация. Она отвечает всем спецификациям ISO 7816 и работает по протоколу T=0 класс ISO A0h. Перед нами микрокомпьютер на базе 8-разрядного процессора. Он обрамлен памятью трех видов: ROM, RAM и EEPROM. Операторов очень интересует последняя составляющая, которая достигает 64 кб и может послужить контейнером для организации сервисных возможностей (SIM-меню или SIM Service). Энергонезависимая EEPROM память программируется дистанционно (с разрешения пользователя). Поэтому оператор сотовой связи может посредством присланного вам сообщения добавить или удалить новые пункты меню в ваш телефон. Теперь стало ясно, как оператор создает новые сервисы на вашем телефоне. Все очень просто. Ситуация напоминает работу обычного компьютера. Помните, что если SIM-карта будет извлечена из трубки, то информация на ней не может быть утеряна. С другой стороны, вас не должно удивлять, что извлечение или смена SIM-карты может поменять меню вашего телефона. Давайте вскользь рассмотрим структуру памяти SIM-карты. Корневая директория MF (Master File) содержит в себе поддиректории DF (Dedicated Files) и файлы EF (Elementary File). Поддиректории, в свою очередь, тоже содержат файлы первого и второго уровня. Каждый элементарный файл (EF) может принадлежать к одному из трех следующих семейств: прозрачные, линейные и циклические. Элементарные файлы содержат разнообразную служебную информацию. Такой информацией может быть код IMSI абонента, список поддерживаемых языков, таблица доступных услуг и др. Файл состоит из заголовка (header) и тела (body). Заголовок детально описывает структуру файла и условия доступа к нему. Тело содержит собственно данные.

• Прозрачный файл состоит из определенного числа байтов, доступных по отдельности и блоками, для чего необходимо уточнить их относительный адрес (offset) и длину (length).
• Линейный файл состоит из последовательности записей (records) фиксированной длины и в соответствии с этим должен рассматриваться как последовательный. Максимальный объем такого файла составляет 255 записей на 255 байт, не считая расширения.
• Циклический файл содержит определенное число записей фиксированной длины. При этом каждая новая запись всегда занимает первую позицию, в то время как последняя оказывается «затертой».

Микропроцессор SIM-карты управляется командами, подобно любому другому чипу такого же класса. Нам известны 18-команд. Возможно, существуют недокументированные. Итак, перед нами предстала SIM-карта, как небольшой компьютер. Устройство имеет микропроцессор, который управляется командами. В памяти хранится информация. Ее организация отвечает строгим правилам. Ваш компьютер иногда дает сбои? SIM-карта ничем не отличается от него…

Защита и сбои в работе SIM-карты

Владелец SIM-карты получает возможность делать звонки, передавать информацию или использовать другие услуги. Его правильная идентификация становится ключом к трате денег. А там где появляются звонкие монеты, непременно стоит ожидать недобросовестных людей, которые попробуют вас обворовать. Такова природа человеческих отношений наверху эволюционного пути. Производители стараются дать пользователю максимум возможностей для сохранения контроля над своей вещью. Иными словами, замки, шифры, коды и сторожа – наши лучшие друзья в этом мире. В SIM-карте тоже существует свой замок. Ключом к нему служит Personal Identification Number – PIN-код. Его получает пользователь при покупке карты. Включить все (почти) функции SIM-карты можно только набрав его правильно. В случае ошибки (пользователю дается трехкратная попытка) идентификация не происходит и карта блокируется. Вернуть ее к жизни можно только после ввода Personal Unblocking Key – PUK-кода (десять попыток ввода). PIN и PUK код изначально планировалось задавать из 8 цифр. Однако для упрощения жизни абонентов PIN-код был укорочен до 4 символов. PUKсостоит из 8 цифр. Некоторые пользователи снимают защиту с SIM-карты. Делается это через меню телефона. После этого аппарат не требует от владельца вводить PIN-код при включении или других сопряженных событиях. Существуют так же PIN2 и PUK2 коды. Они помогают раскрывать дополнительные возможности SIM-карты. Например, они инициализируют команды на запрет входящих или исходящих вызовов. Снятие этого кода так же возможно и ответственность за этот шаг лежит на абоненте. Чаще всего по статистике сервисных служб сбои в работе SIM-карт происходят после их механического повреждения. Виновник нашего обзора очень хрупок. Современные сотовые телефоны получают жесткие захваты для SIM-карт. Пользователи с усердием ломают их именно в заглушках. Заменить сломанную SIM-карту несложно, а вот восстановить содержимое зачастую невозможно. Вторая по распространенности проблема связана с забыванием PIN-кода. После троекратного его ввода телефон блокируется. Десяток неудачных попыток по вводу PUK и SIM-карта превращается в хлам. На экране сотового телефона появляется приглашение посетить оператора для замены SIM-карты. Удовольствие почти всегда платное и требует паспорта для вашей идентификации. Вам выдается новая SIM-карта и новые коды к ней. Очень редко пользователи сообщают о том, что их сотовый телефон перестает принимать SIM-карту. На экране появляется сообщение, которое явно свидетельствует об этом. Вы можете достать SIM-карту почистить ее контакты (этиловый спирт поможет сделать это, но не стоит отождествлять чистку деликатных золотых контактов и снятие ржавчины со старого листа железа) и повторно установить ее в мобильный аппарат. Если ситуация не изменится, то смело направляйтесь к оператору. Ваша SIM-карта, как любой компьютер, имеет право на сбой. Ситуация не очень приятная. Оператор обменяет испорченное устройство на новое абсолютно бесплатно (требуйте этого), но вся информация на SIM-карте будет для вас безнадежно утеряна. Личный опыт говорит о том, что все просьбы восстановить ее наткнулись на стену непонимания и однозначное заверение, что сделать это невозможно и в договоре подобное не прописано.

Злоумышленники и ваша SIM-карта

Возможно ли клонирование SIM-карт? Теоретически этот процесс решается достаточно просто. Злоумышленник должен скопировать служебную информацию с SIM-карты (международный идентификационный номер абонента мобильной связи (International Mobile Subscriber Identity — IMSI), его индивидуальный шифровальный ключ (Ki) и программу криптографического алгоритма (A3)) на пустую болванку. Таким образом, в сети появится абсолютно идентичный клон, который сможет тратить деньги наравне с оригиналом. Возможно ли существование в сети полного клона? Ряд операторов абсолютно уверенно отвечает, что такая возможность полностью исключена. Абонент с двойником (единовременное нахождение в сети) будет мгновенно отключен до выяснения всех обстоятельств. Действительно, реестр пользователей операторы ведут очень строго. Отловить размножившихся абонентов не составляет никакого труда. Однако недавно был проведен эксперимент (мы сознательно замалчиваем операторов и страны этого эксперимента) по клонированию SIM-карт. Оказывается, некоторые операторы не имеют защиты на этот случай. Слепая уверенность в невозможности клонирования пользователей GSM сетей может сыграть на руку злоумышленникам. Как сделать клон SIM-карты? Теоретически для этого достаточно перехватить большой пакет данных в эфире. После этого выудить оттуда нужные данные. Реально этот метод не работает. Заставить телефон передавать в эфир столько, сколько надо, нет возможности. Поэтому опасаться стоит только прямого похищения вашей SIM-карты. Устройства для их чтения и записи можно купить в любом крупном городе без всяких лицензий. Изготовление дубля требует минимум знаний и всего нескольких минут. Поэтому остерегайтесь давать вашу SIM-карту в чужие руки. Иначе информация о вашем лицевом счете может принести вам ряд неприятных сюрпризов.

Вместо заключения

Подытожим: SIM-карта это обыкновенный микрокомпьютер. Она является сердцем вашего сотового телефона и, к сожалению, устройство это не безгрешно – оно может сломаться. В нашем обзоре мы делали упор на рассказе о SIM-карте для GSM сетей. Устройства, которые применяются в спутниковых телефонах или сетях других операторов, на базовом уровне практически идентичны. Они могут отличаться объемом памяти, набором команд, сервисной информацией и так далее. В следующем нашем материале мы расскажем вам о том, как строится GSM связь в современных сетях.

Все вопросы, замечания и пожелания можно и нужно задавать в конференции

Ковыряемся в SIM-карте: процессор, память, файловая система + I/O

Трудно найти человека, не знающего, что такое SIM-карта или Subscriber Identity Module — модуль идентификации абонента. Этот кусочек пластика с золотистыми контактами на одной из поверхностей является ключом к услугам, предоставляемым оператором мобильной связи. А ещё внутри SIM-карты находится специализированный компьютер с достаточно сложной функциональностью.

SIM-карта — это та же процессорная кредитка, но в профиль

SIM-карта на самом деле одна из разновидностей более общей сущности – процессорной «умной карты» (Smart Card).

Процессор в теле SIM-карты
Такие «умные карты» могут использоваться в различных целях:

• Идентификации абонентов мобильной связи.
• Предоставления доступа к зашифрованному контенту различных платных систем, например, телевидения.
• Как банковские карты
• Для идентификация пользователя, которому предоставляется доступ к корпоративным сетям и т.п.

В различных системах мобильной связи модули идентификации абонентов называются по-разному. В стандартах GSM использовалось название SIM – Subscriber Identity Module, которое и закрепилось в обиходе. Модуль идентификации, используемый в сетях UMTS (3G) часто называют USIM – Universal Subscriber Identity Module, что на самом деле не совсем верно! Сам модуль называется UICC – Universal Integrated Circuit Card – универсальная карта с интегральной схемой («умная карта»), а USIM – это приложение (application), которое работает внутри UICC и используется для идентификации и обслуживания абонента в сети UMTS (3GPP TR 21.905).
В сетях CDMA для идентификации абонентов используется R-UIM – Removable User Identity Module. Слово Removable (сменяемый) подчеркивает его новый статус, поскольку раньше, в сетях IS-95 (стандарт связи, на базе которого работали сети CDMA в США, России и других странах, например, СОНЕТ в Москве) элементы, идентифицирующие абонента, размещались среди электронных компонентов телефона. Очевидно, что использование R-UIM существенно упрощает и замену телефона при его неисправности или покупке нового, и позволяет воспользоваться телефоном другого стандарта в роуминге.
Но далее речь пойдет о модулях идентификации абонентов, используемых в сетях GSM-UMTS, которые по традиции будем называть SIM или картами.

Померяемся картами?

В настоящее время стандартизированы три формата модулей идентификации абонентов GSM-UMTS.

Три формата модулей идентификации абонента GSM-UMTS
ID-1 UICC – самый первый вариант – имеет размер обычной банковской карты. Многие помнят его по моделям 90-х годов – Motorola 8900, StarTAC и других. В настоящее время в новых моделях мобильных терминалов практически не используется из-за больших габаритов.
Plug-in UICC – наиболее распространенный сейчас формат. Обычно такие модули выламываются из карт размера ID-1 по просечкам, сделанным во время изготовления.
Mini-UICC – формат карт, который начала использовать компания Apple в iPhone 4, iPad, iPad 2. Сейчас и другие производители мобильных телефонов и других устройств намерены выпускать модели, в которые нужно будет вставлять модули именно такого формата. Иногда этот формат называют 3FF, или в просторечии «микро-SIM». И эти карты обычно выламываются из карты формата ID-1. Причины появления такого разнообразия очевидны – экономия места внутри корпуса телефона.
Универсальную просечку, позволяющую по выбору пользователя выломать из пластика карты ID-1 модуль размером как Plug-in, так и Mini-UICC, стараются не делать по соображениям надежности – при попытке выломать карту под формат Plug-in очень легко повредить остающиеся тонкие перемычки, после чего карта Plug-in будет ненадежно держаться в телефоне.

Карта ID-1 с «универсальной» просечкой для Plug-in и Mini-UICC
А смещение SIM-карты в держателе грозит проблемами с работой телефона. Минимальная неприятность – телефон просто не ощущает присутствия SIM и не регистрируется в сети. В худшем варианте может получиться, как при перепутывании проводов – попадание напряжения не по адресу и замыкание с непредсказуемыми последствиями.
Производители мобильных терминалов кто активно, кто менее решительно, обычно возражают и против использования адаптеров, которые рекламируются для использования в них карт формата Mini-UICC в телефонах, рассчитанных на карты формата Plug-in. Адаптер имеет чуть большую толщину, чем модуль Plug-in, а кроме того, щели на стыке карты и адаптера могут при установке SIM ломать контакты в телефоне, лишая пользователя шансов на гарантийный ремонт.
В некоторые устройства, работающие в мобильной сети (навигаторы, устройства для контроля местоположения транспортных средств и т.п.) модули идентификации абонентов могут просто впаиваться в виде микросхем, но обычным абонентам с такими модулями обычно сталкиваться не приходится.

Cколько должно быть контактов?

В обиходе встречаются модули с разным рисунком контактной площадки и разным числом контактов. Некоторые производители используют «фирменный» рисунок контактной площадки, в качестве своей визитной карточки.
Стандартами предусмотрены 8 позиций для площадок, через которые модули соединяются с мобильными терминалами, но не всегда используются все из них. Часто встречаются карты с 6-ю контактами, а остальная металлизированная часть обычно подключена к «земле».

Карты с 6-ю и 8-ю контактами
Используемые контакты:
С1 — Vcc — питание;
С2 — Reset – контакт управления картой;
С3 — CLK — Clock – тактовая частота;
C5 — общий («земля»);
С6 — Vpp – напряжение программирования, которое используется при записи служебной информации
C7 — I/O – линия последовательного интерфейса ввода/вывода.
Стандартами предусмотрено использование и контактов C4 и С8 в режиме обмена информацией с мобильным терминалом в режиме USB, обеспечивающем более высокую скорость передачи информации, чем через обычный I/O интерфейс SIM.
На практике сейчас режим USB-интерфейса фактически не используется, поскольку оборудование с этим интерфейсом практически не производится и не заказывается потребителями, поэтому эти контакты, даже если они есть на карте, соединены с «землей». В дальнейшем будет обсуждаться работа через линию I/O интерфейса.

Куда они воткнули компьютер?

Сравнивая электронное содержимое SIM с компьютером (особенно, с карманным), можно найти много одинаковых по функции элементов:

• Процессор (CPU);
• Оперативная память (ОЗУ, RAM);
• Постоянная память для хранения операционной системы ПЗУ (ROM);
• Память для хранения информации пользователей;
• Файловая система;
• Контроллер ввода-вывода (I/O controller).

Есть и отличия — то, чего нет в модуле:

• Элементы интерфейса с человеком, которые попросту не нужны модулю.
• Источник питания (используется питание терминала)
• Генератор тактовой частоты (аналогично, снабжение из терминала).

Дополнительную информацию об архитектуре и производстве SIM можно посмотреть вот в этом топике.
Объем памяти, которую можно использовать для хранения информации в SIM, бывает разный и постепенно растет по мере развития технологий. Несколько лет назад была вспышка эйфории от появления технологии, позволяющей разместить в SIM гигабайты информации. Именно тогда после жаркой дискуссии в отрасли и двух туров голосования в GSM Association, был выбран стандарт USB для работы с большими объемами информации. Но потом эйфория стихла, и сейчас на рынке не так уж много и мобильных терминалов, способных работать с такими SIM, да и сами SIM с гигабайтным объемом памяти не пользуются особым спросом у операторов.

Можно ли хранить HD-фильмы на SIM-картах?

А зачем нужны большие объемы памяти SIM-карт и какие объемы памяти реально нужны?
Память SIM используется для нескольких целей:

• Хранение информации, которая жизненно необходима для работы телефона с этой SIM в сети мобильной связи. Например, это IMSI – International Mobile Subscriber Identity — последовательность цифр, которая не только идентифицирует конкретную SIM и ее владельца, но и указывает, какой оператор из какой страны ее выпустил. Эта информация помогает в роуминге быстро разобраться, где узнавать, какие услуги можно предоставлять телефону с этой картой, ведь первые три цифры IMSI – это код страны, а следующие две цифры – код сети (в Америках код сети состоит из трех цифр). Это Ki – секретный ключ, который обеспечивает возможность для сети убедиться, что это действительно «своя» SIM-карта, а не какой-то мошенник использует чужой IMSI для получения доступа к услугам. Плюс файлы для хранения другой служебной информации.
• Хранение пользовательской информации. Обычно в картах размещается телефонная книга, принятые SMS-ки. В картах для сети UMTS телефонная книга может иметь существенно большую функциональность, чем просто список имен и соответствующих им номеров телефонов. Можно к имени привязывать несколько номеров, добавлять адрес электронной почты и другую информацию. Однако в связи с развитием этих же функций в самих телефонах, эти возможности SIM практически не используются.
• Размещение файлов приложений, которые могут выполняться во встроенной в SIM виртуальной Java-машине и обеспечивать предоставление некоторых услуг. Если оператор активно использует услуги на базе приложений, выполняемых в SIM-карте, то эта часть может занимать наиболее значимую часть памяти карты.

Очевидно также, что увеличение объема памяти удорожает SIM, и поэтому сейчас операторы, чаще всего, стараются ограничиться объемами, минимально необходимыми для размещения нужной информации.

Кто кем рулит?

Кроме того, что телефон или другой мобильный терминал предоставляет SIM-карте питание и сигнал тактовой частоты, он полностью отвечает и за обмен информацией между устройствами – телефон всегда выступает в роли ведущего, а карта всегда является ведомым.
Телефон посылает в SIM команды/запросы, а SIM только отвечает на них, сопровождая ответы информацией о статусе ответа.
В информации о статусе карта может подтвердить, что команда выполнена успешно, попросить дополнительное время на подготовку ответа, сообщить об ошибках различного типа или сообщить, что у нее есть специальная информация для телефона, которую тот может получить, послав в следующей команде специальный запрос на выборку.
Этот механизм передачи информации из карты в телефон обычно называют SIM (или Card) Application Toolkit, STK. Он используется для реализации различных услуг, в основе которых лежат программы-приложения (обычно написанные на JavaCE – Java Card Edition), исполняемые внутри SIM. В меню телефонов, с установленными SIM-картами основных операторов, можно найти пункты и целые деревья меню, сформированные на основе информации, предоставленной приложениями, работающими в SIM-картах.
На этой же технологии основана работа услуг реального времени, например, постоянно предоставляющих информацию об актуальном балансе.
Возможна организация роуминга для небольших компаний с использованием переключения двух IMSI в одной карте – одного, соответствующего своей сети, а другого – предоставленного «взаймы» другим оператором — «старшим братом». Например, сети «Билайн», работающие в странах СНГ, используют механизм Dual IMSI для предоставления услуг роуминга своим абонентам. В их SIM-картах прописаны один IMSI своей сети, а другой IMSI, соответствующий российской сети «Билайн». В российской сети «Билайн» эти IMSI зарезервированы в HLR для предоставления услуг роуминга «дочерним» компаниям и организованы каналы связи с ними. Абонент «Билайн» из «дочерней» компании, находясь, например, в европейской стране, с помощью STK-меню переключает режим работы SIM в роуминговый. В результате телефон с такой SIM-картой представляется для роуминговой сети, как принадлежащий абоненту российской сети «Билайн». Дальше все происходит, как обычно, только российская сеть «Билайн» организует передачу информации по поручению «дочерней» сети.
Внутри SIM можно организовать даже WEB-сервер! Так что, если кого-то смущает «рабское положение» SIM, он вполне может считать ее сервером.

Как оно включается и почему медленно грузит книгу?

После включения и запуска операционной системы телефон подает на SIM напряжение питания Vcc. Стандартами предусмотрены три номинала напряжений питания SIM – 5В, 3В и 1,8В.
Раньше выпускались карты, способные работать только при напряжении 5В. После появления телефонов, которые подавали на карту напряжение не более 3В, эти старые SIM постепенно были заменены новыми, способными работать от напряжения 3В, которые выдерживают и работу в телефонах, предоставляющих 5В.
Поскольку телефонов, которые предоставляют SIM-картам напряжение только 1,8В, пока не встречалось, современные SIM-карты проблем совместимости из-за напряжений питания не создают.
После того, как на телефон подано напряжение питания, подается сигнал тактовой частоты, и после установления стабильного режима поднимается напряжение на контакте Reset. Это служит для SIM-карты сигналом начала работы с нею, на что она отвечает последовательностью байтов, которая называется ATR (Answer To Reset).
Байты ATR содержат базовую информацию о возможностях карты и поддерживаемых протоколах обмена информацией. В частности, он могут подсказать телефону возможные варианты ускорения обмена информацией через интерфейс путем увеличения тактовой частоты и скорости передачи информации.
Прочитав информацию из ATR, телефон может запустить процедуру PPS (Protocol and Parameter Selection) согласования режима обмена информацией телефона с картой. Если телефон не способен найти вариант, приемлемый и для него и для SIM, то общение с картой продолжится в режиме по умолчанию (со скоростью 9600 бит/сек).
В таких случаях абоненты часто жалуются на слишком большую продолжительность считывания телефонной книжки из SIM-карты в телефон, почему-то укоряя при этом оператора, выпустившего SIM-карту.

«Привет, ты кто?»

В процессе включения SIM-карта и мобильный терминал (телефон) обмениваются «визитными карточками». Телефон считывает из SIM файл, содержащий SST – SIM Service Table — определенным образом закодированную информацию о тех функциях STK, которые SIM умеет выполнять. В свою очередь телефон отправляет в SIM-карту TERMINAL PROFILE — определенным образом закодированную информацию о том, какие функции общения с SIM он сможет поддерживать. В результате обе стороны получают информацию о способностях партнера и могут правильно взаимодействовать при реализации услуг на базе STK.

Файловая система и безопасность

SIM имеет многоуровневую иерархическую файловую структуру с разграничением доступа.
Доступ к файлам регулируется необходимостью предварительного предъявления пользователем кодов доступа разных типов.
Часть этих кодов доступа хорошо известна – это Personal Identification Numbers — PIN (он же PIN1) и PIN2. Другие коды используются для административного доступа к служебным файлам.
Что дает такое разграничение? Активированный запрос PIN позволяет обезопасить деньги на лицевом счете, связанном с SIM-картой, от несанкционированного использования посторонними лицами.
Другим важным приемом обеспечения безопасности является, например, невозможность считывания информации из некоторых файлов, например, считывание ключа Ki, который используется в различных криптографических алгоритмах при аутентификации абонента и формировании ключей шифрования трафика.

Почему полезно читать инструкции

Несколько лет назад на круглом столе по перспективам смартфонов, организованном одним из производителей, один из участников пожаловался мне, что у «Билайн» не хватает услуги очень полезной для родителей. Он хотел, чтобы родители могли бы ограничить для своих чад возможность позвонить только на определенный набор телефонных номеров – домой, родителям, бабушкам с дедушками, а на остальные номера телефон ребенка звонить не должен.
Каково же было его удивление, когда я показал ему работу функции FDN – Fixed Dialing Numbers, которая реализуется совместными действиями телефона и SIM-карты. Разрешенные номера с помощью телефона просто записываются в определенный файл SIM-карты, и доступ на изменение этого списка блокируется с помощью PIN2. После этого телефон с такой SIM будет отказываться звонить по номерам, не указанным в списке FDN.
Правда, нужно отметить, что не все телефоны поддерживают работу этой услуги.

Мойте руки перед едой

Кожа пальцев покрыта органическими жирными кислотами, которые при контакте вызывают коррозию металлических деталей. Мелкие детали — это как раз про контакты SIM-карты.
На фотке лазерная указка, поверхность которой после довольно редкого использования лишилась нескольких слоев металлического покрытия – хромирования и меднения как раз из-за этих жирных кислот! Как известно, «радиотехника – это наука о контактах», а у SIM их много!

Лазерная указка, пострадавшая от жирных кислот на пальцах
Подобная участь не должна постичь контакты SIM-карты, а для этого нужно всеми способами оберегать контакты SIM от загрязнения, и стараться не трогать их пальцами!
Если уж проблема с контактами между телефоном и SIM возникла, то помочь может аккуратная очистка контактов мягким ластиком. Только не нужно после операции очистки убирать крошки с контактов пальцами, иначе все проблемы начнутся сначала! Лучше просто сдуть их или аккуратно смыть спиртом.

Менять или не менять?

Однажды в офис «Билайн» пришел абонент, которого из сервиса по ремонту телефонов отправили менять SIM-карту, потому, что его вполне новый телефон самопроизвольно выключался во время звонка, проверки баланса, отправке SMS.
Пришлось объяснить ему, что выключение телефона не имеет никакой связи с исправностью SIM. С помощью ластика, я аккуратно почистил контакты на батарее и в телефоне, после чего телефон стал нормально работать. Попутно прочел абоненту маленькую лекцию о гигиене.
Конечно, не во всех случаях ситуация столь очевидна, и определить, кто виноват – телефон или SIM в том, что услуги не работают, не просто – ведь их общение происходит практически интимно. Особенно важно разобраться в причинах конфликтов при разработке новых услуг, использующих STK или при обнаружении проблем несовместимости SIM с какими-то моделями телефонов или других мобильных терминалов.
В таких случаях неоценимую услугу оказывает анализатор протоколов обмена информацией на интерфейсе SIM-терминал:

Анализатор протоколов обмена информацией между SIM и мобильным терминалом.
Вместо SIM-карты в терминал вставляется специальный пробник, а SIM подключается через гибкий шлейф. Во время работы вся информация о событиях, происходящих на интерфейсе, записывается в память подключенного к анализатору компьютера.
Сравнение собранной информации с требованиями стандартов, позволяет однозначно и убедительно установить виновную в конфликте сторону.
Конечно, в материале затронуты лишь некоторые особенности SIM-карт и их работы в телефонах, но если есть интерес к этой теме, просто задавайте вопросы, я обстоятельно отвечу.
P.S. Сегодня Boomboorum написал ещё обзор нашего офиса.

Что представляет собой сим-карта

SIM-карта (англ. Subscriber Identification Module — модуль идентификации абонента) представляет собой модуль, позволяющий сетям мобильной связи идентифицировать абонентов.
В большинстве случаев она выглядит как кусочек пластика, на который выведены контакты, позволяющие подключать ее к мобильным устройствам.
Пластик прочный и гибкий, однако при необходимости легко режется, что позволяет, если надо, изменить формат карты для установки в современные гаджеты.
Помимо основной своей роли идентификатора сим-карта в смартфоне или телефоне может выполнять еще ряд дополнительных функций. Для этого в модуле предусмотрен соответствующий объем памяти, впрочем, очень небольшой.
Как правило, в памяти сим-карты хранится список контактов абонента, списки принятых и пропущенных вызовов, а также тексты SMS-сообщений.
Стоит отметить, что номер телефона непосредственно в памяти сим-карты не хранится, вместо этого там записан International Mobile Subscriber Identity (IMSI) — международный идентификатор мобильного абонента, с которым впоследствии номер ассоциируется у оператора мобильной связи.
Читайте также: Мобилография: популярный вид фотоискусства.
Как правило, сим-карты имеют двухступенчатую защиту от несанкционированного использования. При включении мобильного устройства активация сим-карты происходит после набора короткого пин-кода.
В случае же троекратной ошибки ввода карта блокируется, и разблокировка возможна только после введения длинного пак-кода, который обычно хранится на поставляемой с абонентским пакетом упаковке.
В случае нескольких неудачных попыток сим-карта блокируется окончательно, и разблокировка ее средствами пользователя уже невозможна. Некоторыми операторами используются сим-карты, для которых ввод пин-кода не предусмотрен.
Хранящаяся в памяти карты информация может быть перемещена в память мобильного устройства. Поскольку память сим-карты в смартфоне или даже телефоне составляет лишь малую долю от общей, это достаточно актуальная процедура.

Какие бывают сим-карты в смартфонах и других мобильных устройствах

На данный момент наиболее распространенными являются два стандарта сим-карт: мини-сим и микро-сим, но в действительности их несколько больше.

1. Полноразмерные сим-карты.
   
   В наше время являются такой же историей, как и флоппи-диски. Во времена, когда этот стандарт был распространен, мобильная связь еще не получила столь широкого распространения, поэтому вживую их мало кто видел.
   Полноразмерная сим-карта представляет собой кусок пластика размером с банковскую кредитку, на которой располагаются знакомые нам всем контактные площадки чипа.
2. Мини-сим-карта.
   
   Длительное время была единственным стандартом для всех мобильных устройств GSM, а также большей части телефонов 3G вплоть до 2010 года. Размер пластика такой карты – 15х25 мм.
3. Микро-сим-карта.
   
   Наиболее распространенный формат симки, использующийся в современных моделях мобильных устройств.
   Пионером в ее использовании стала компания Apple, которая ввела этот стандарт для своих смартфонов в 2003 году, впоследствии практически все производители гаджетов перешли на стандарт микро-сим.
   Читайте также: Как правильно выбирать зарядное устройство для телефона.
   Еще несколько лет назад сим-карты для новых смартфонов приходилось вырезать из мини-сим-карт, благо контактные площадки были идентичны, но сегодня большая часть мобильных операторов избавила своих абонентов от этой проблемы.
   Стартовые пакеты поставляются в такой форме, что из пластика можно выломать как «старую», так и «новую» сим-карту. Размер этой карты – 12х15 мм.
4. Нано-сим-карта.
   
   Когда осенью 2012 года пользователи получили возможность купить новейший «яблочный» гаджет iPhone 5, многие с раздражением заметили, что «опять эти умники из Apple чего-то намудрили».
   Предметом раздражения был разъем для установки сим-карты, в которую теперь не хотела помещаться даже микро-симка. Так впервые появился формат нано-сим. Теперь урезанию подверглась не только ширина, но и толщина карты – пластик стал тоньше.

Читайте также: Грамотный выбор смартфона с двумя симками: что необходимо знать.
Зачем же производители устройств идут на все эти ухищрения, то и дело создавая проблемы пользователям своей продукции?
Как правило, оправданием подобному урезанию размеров называют уменьшение габартитов гаджетов, якобы достигающееся за счет маленькой сим-карты.
Так это или не так – сказать трудно, вряд ли лишний отвоеванный у пластика миллиметр способен вызвать революцию в массогабаритных характеристиках устройства.
Но вот судя по имеющейся информации, следующее поколение сим-карт 5FF должны стать уже встроенными. В этом случае сама идея быстрой смены идентификационного модуля превращается в ничто.
Читайте также: Что такое Beidou (Бэйдоу) в смартфоне и какие модели гаджетов его поддерживают.
Наверняка многие не в восторге от такой маркетинговой политики производителей гаджетов – но, увы, изменить ничего не в состоянии. А пока эти производители измышляют способы создания нам дополнительных проблем, мы попытаемся решить проблемы текущие.
В частности, поговорим о том, что делать, если сим-карта в смартфон не лезет.

Как изменить размер сим-карты для смартфона

Самый «правильный» способ подогнать симку под требования нового гаджета – обратиться к своему оператору мобильной связи. Для этого нужно посетить его офис, имея при себе подлежащую замене сим-карту и удостоверяющий личность документ.
Там вы получите мультиформатную карту, из которой без труда можно будет получить симку требуемого размера, или же готовую карту формата нано-сим, если вам нужна именно такая.
Очевидным недостатком данного способа является необходимость тратить время на визит в офис, многим просто некогда этим заниматься. Поэтому люди ищут другие варианты решения проблемы.
К примеру, многие салоны сотовой связи оказывают услуги обрезки сим-карт. То же самое можно сделать в сервис-центре, всё зависит от того, до какого из вариантов вам проще и быстрее добраться.
С помощью специального инструмента вашу карту подгонят под требуемый стандарт.
Но и в этом случае, опять-таки придется куда-то идти. А большинство из нас предпочло бы найти такое решение проблемы, которое позволило бы вообще не выходить из дома и сделать всё, не вставая из компьютерного кресла.
Такое решение, в самом деле, имеется. В крайнем случае, можно аккуратно обрезать карту и самому:

1. Для этого понадобится скачанный из интернета и распечатанный на принтере шаблон, острые ножницы и мелкозернистая наждачная бумага.
2. Вырезанный шаблон нужно наклеить на поверхность симки в соответствии с расположением контактной площадки.
3. После этого ножницами аккуратно срезать лишний пластик и зачистить края наждачной бумагой.

Очень многие боятся при выдавливании и тем более обрезке карты повредить ее чип. Страх совершенно напрасный – сим-карты рассчитаны именно на такое обращение, и повредить чип далеко не так просто, как кажется.
Хотя, конечно же, особо талантливые индивидуумы способны даже и не на такие «подвиги».

Смартфоны с двумя сим-картами

До определенного времени само собой подразумевалось, что сим-карта в телефоне или смартфоне может быть только одна.
Однако со временем габариты устройств уменьшались, и в 2009 году на рынке появились смартфоны General Mobile DSTL1. Они позволяли пользователям задействовать не одну, а сразу две сим-карты.
Правда, передатчик в конструкции устройства был предусмотрен только один. Это означало, что если в режиме ожидания могут работать обе симки, то разговаривать можно только по одной из них.

Несмотря на это, подобные модели вскоре массово появились в линейках многих производителей, особенно усердствовали молодые игроки рынка, ориентированные на бюджетный сегмент.
Свою аудиторию такие устройства нашли среди тех, кому приходится часто звонить в сетях нескольких мобильных операторов.
Читайте также: Все плюсы и минусы двухсимочных смартфонов.
В этом случае использование двух сим-карт позволяет избегать повышенной тарификации при совершении звонков на номера других операторов. Расплачиваться за это пришлось несколько повышенным расходом заряда аккумулятора.
С развитием сетей мобильного интернета появился и еще один вариант использования двухсимочных смартфонов. Одна карта используется для совершения звонков, а вторая – для работы в интернете.

Впрочем, надо сказать, что популярность смартфонов с двумя сим-картами не настолько высока, чтобы на них поголовно переходили все пользователи, а односимочные модели вымерли, как динозавры.
На самом деле ассортимент подобных устройств на рынке не так уж велик.
Читайте также: Из чего состоит смартфон: 7 основных компонентов.
Причем основная масса их приходится на продукцию китайских компаний, таких, как Huawei или Fly.
Тем не менее, данный подкласс гаджетов продолжает развиваться: на рынке уже появились модели, в которых можно использовать целых три сим-карты, среди которых имеются модели даже от такого авторитетного бренда, как Samsung, три года назад представившего смартфон Galaxy Star Trios.

Что делать при утере сим-карты вместе со смартфоном

В современном мире телефон является не только средством коммуникации, но и очень часто играет роль удостоверения личности.
При этом роль идентификатора, как и было сказано выше, выполняет именно сим-карта. Поэтому, попав в руки злоумышленников, она может стать орудием для нанесения серьезного вреда.
Как только вы обнаружили утерю сим-карты, необходимо немедленно принять меры к ее блокировке. Для этого следует:

• Позвонить в центр поддержки или посетить ближайший салон связи вашего провайдера.
• При себе необходимо иметь паспорт, поскольку блокировка осуществляется только при условии надежной идентификации абонента.
• Возможно, от вас потребуют дополнительную информацию, например, приблизительный баланс карты или номера абонентов, которым вы недавно совершали звонки.

Читайте также: Как правильно выбрать смартфон с хорошим звуком.
После этого можно несколько расслабиться и, не торопясь, заниматься восстановлением сим-карты:

• Делается это через центр обслуживания клиентов, где заполняется заявление.
• После его подачи будет выполнена проверка, в случае благополучного завершения которой сотрудник сообщит вам, когда можно будет получить новую сим-карту.
• Иногда это делается практически «не отходя от кассы».
• При восстановлении карты будет восстановлен не только ваш абонентский номер, но и вся хранящаяся на карте информация.

В сети ходит очень много мифов о клонировании сим-карт.
Якобы, при наличии соответствующего программного обеспечения, которое можно приобрести на черном рынке, можно создать карту-клон, которая позволит хитроумному злоумышленнику совершать звонки от имени ее настоящего владельца, принимать сообщения и делать все прочие вещи, которые позволяет сим-карта.
В действительности правды в этих мифах совсем немного. В самом деле – теоретически создание клона карты возможно.
Однако уже с конца девяностых подавляющее большинство мобильных провайдеров приняли комплекс мер, делающих использование подобных клонов практически невозможным.
Так что опасаться злобных хакеров, которые могут скопировать вашу сим-карту и украсть ваши кровные денежки, сегодня не приходится.
Гораздо более реальна опасность взлома телефона через операционную систему посредством интернета или беспроводных интерфейсов.

Актуальные форматы SIM-карт

Помимо устройства телефонных карточек я также хотел сконцентрировать ваше внимание и на существующих форматах, или же стандартах применяемых сегодня «симок». Выделить их можно 5 штук:

• Mini-SIM– это стандарт карточек, которые еще не так давно были установлены в каждом телефоне, пока на их смену не пришли смартфоны с уменьшенными слотами. Такая карта имеет размер 25 на 15 и на 0,76 миллиметра, и сегодня используется лишь в кнопочных и устаревших моделях телефонов;
• Micro-SIM– карта, пришедшая на смену Mini-варианту, и имеющая более компактные размеры ширины и длины (15 на 12 мм) при сохранении той же толщины в 0,76 мм. Данная карта стала популярной с распространением смартфонов. Впрочем, сегодня её популярность постепенно «сходит на нет»;
• Nano-SIM– самый распространенный сегодня формат «симок», имеющий более компактные размеры и ширины, и длины, и толщины (12,3 на 8,8 на 0,67 мм). Её размер немногим более самого чипа золотистого цвета, который всегда можно было наблюдать на «симках»;
• eSIM– еще один вариант карт, отличие которого заключается не в размерах, а в сферах применения. Приставка «e» означает «Embedded», или же «Встроенный», «Предустановленный». Такие карточки по умолчанию инсталлируются в контрактные модели гаджетов. И, если такая необходимость возникает, удалить и заменить их становится достаточно проблематично. Впрочем, назвать подобные карты популярными на территории Российской Федерации нельзя;
• Multi-SIM– последний вариант карт, представляющий «матрешку», в которой уже по умолчанию размечены слои трафарета карточки. Купив такую СИМ, простым нажатием пальцем, можно выбрать необходимый формат карточки, подходящий для слота в вашем мобильном телефоне.

Это был краткий ликбез, касающийся истории, форматов и устройства современных (и не очень) SIM-карт. Надеюсь, эта информация была интересна и вы узнали для себя что-то новое.

SIM-карты — функции и особенности

Когда-то давным-давно, более 20 лет назад, что по меркам современной ИТ-индустрии можно даже считать неправдой, мобильные телефоны для самоидентификации в сети сотового провайдера использовали записанные в них на заводе специальные номера. Однако такой подход был не очень удобен как пользователям, так и производителям. Они были заинтересованы в «отделении» идентификатора абонента от оборудования. Так возникла идея использования дополнительных индивидуальных карт со встроенными микросхемами. Данный подход используется сегодня в сетях различных стандартов — GSM, CDMA, UMTS, LTE, но мы будем говорить в основном о наиболее массовом варианте — GSM/3G.

Телефонному аппарату, как физическому устройству, остался номер IMEI (International Mobile Equipment Identity), который можно считать уникальным в мировом масштабе. Он участвует в журналах операций сотового оператора и, в принципе, может быть использован для блокировки доступа к сети, поиска украденных телефонов и других подобных действий. В некоторых странах подделка и изменение данного номера считается противозаконным действием. Номер IMEI обычно можно найти на наклейке под батареей и на коробке. С технической точки зрения, он записан в электронном виде в одной из микросхем и, конечно, может быть прочитан и программным образом. Если в телефонном аппарате есть возможность установки нескольких SIM-карт, то и номеров IMEI тоже несколько. Этот номер есть не только у телефонов, но и у модемов, планшетов и других устройств, рассчитанных на работу в мобильных сетях. Формально производители могли бы обойтись именно этим номером и не использовать традиционные серийные номера для своих продуктов, однако сегодня такой «раздельный» подход им удобнее.

Аналогичный номер SIM-карты называется ICCID (Integrated Circuit Card Identifier). Часто его гравируют на самих картах. Он похож на серийный номер устройства — с той лишь разницей, что является уникальным и не повторяется ни на какой другой карте в мире. Хотя если к серийному номеру телефона приписать еще производителя и название модели, то данная комбинация тоже будет уникальной.

Непосредственно идентификация абонента в сотовой сети проходит по номеру IMSI (International Mobile Subscriber Identity), который записан в SIM-карте. Данный номер определяет принадлежность карты оператору и позволяет связать пользователя карты с его аккаунтом у провайдера, включая номер телефона, разрешенные услуги и так далее. В карте хранится и другая уникальная информация, описание которой выходит за рамки этой статьи.

Пару слов стоит сказать про защиту карт. Первый рубеж — PIN-код из четырех цифр. Если вы его не знаете, то не сможете использовать карту для доступа в сотовую сеть или для считывания записной книжки. Этот код пользователь может поменять или отменить (на свежекупленных картах он обычно отключен). В случае, если PIN-код был набран неверно несколько раз, для разблокировки нужно использовать код PUK, также предоставляемый оператором вместе с SIM-картой. Еще реже используются коды PIN2 и PUK2, которые позволяют пользователю ограничить список разрешенных абонентов для исходящих звонков.

Но даже если вы знаете все эти коды, скопировать карту бытовыми способами не получится. Внутри нее записан еще один специальный код, известный оператору, который используется в алгоритме идентификации. Этот процесс устроен таким образом, что код в чистом виде не передается из карты в телефон. Вместо этого аппарат отправляет процессору SIM-карты задание на шифрование ключа, а ответ передает оператору. Последний сравнивает результат с полученным у себя в центре обработки данных, и если они совпадают, абонент получает доступ в сеть.

Один из популярных и сегодня вариантов «полноразмерных» смарт-карт

Технически SIM-карта представляет собой один из вариантов смарт-карт — микрокомпьютеров со своим процессором и памятью, общающихся с внешним миром через интерфейс из нескольких электрических контактов. Смарт-карты встречаются сегодня в банковской сфере, используются для контроля доступа и в различных платежных системах. Обычно на карте есть несколько килобайт постоянной памяти, пара-тройка килобайт оперативной памяти и немного флэша. В случае телефонов последний ранее использовался для хранения записной книжки, но ограничение на число записей (250) и поддержка только двух полей (имя и телефон) практически лишили его сегодня этой роли.

Электронная начинка занимает совсем мало места

Формально карта имеет восемь контактов для подключения к считывающему устройству (если очень постараться, можно попробовать насчитать и больше). Однако в реальности используется только шесть. А учитывая современный прогресс в микроэлектронике, занимает начинка буквально несколько квадратных миллиметров.

Но если говорить о внешних размерах, то начиналось все с формата кредитной карты — 85,6×53,98×0,76 мм. Данный формат смарт-карт используется и сегодня, но удовлетворять пожеланиям производителей сотовых телефонов он перестал уже очень давно. Гораздо более практичной является версия Mini-SIM, которая имеет размеры 25×15 мм со скошенным уголком (для определения необходимой ориентации карты в слоте). Толщина при этом не изменилась. Именно этот формат является сегодня наиболее массовым и встречается в большинстве сотовых телефонов.

Карты форматов Mini-SIM и Micro-SIM используют гораздо меньше пластика

Понятно, что никаких потерь с точки зрения функциональности такое сокращение не принесло. Но надо понимать, что Mini-SIM хороша именно для размещения в корпусе телефонного аппарата. Использовать карту такого размера, например, для таксофонов — очевидно неудобно.

После массового перехода на формат Mini-SIM он очень долго оставался практически единственным вариантом для использования в сфере мобильной связи. Даже успехи в сокращении внешних размеров телефонных аппаратов не требовали дальнейшего уменьшения карты абонента. Но все-таки закрепиться на века ему не дали.

Для установки Micro-SIM (иногда и Mini-SIM) могут использоваться специальные рамки

Один из наиболее активных игроков рынка в своей новой модели смартфона два с половиной года назад реализовал работу с форматом Micro-SIM, размеры карт которого составляют 15×12 мм (толщина снова не изменилась). Для карт этого формата уже практически вся лицевая поверхность была занята контактными площадками. Но и для него не было никаких технических сложностей для размещения чипа, особенно с развитием технологий изготовления микросхем. Отметим, что, с точки зрения дизайна потребительских устройств, рынок не требовал этого шага. Так что скорее компания сыграла в области маркетинга, еще раз повторяя «мы не такие, как все».

Электронная «начинка» занимает очень мало места даже в Mini- и Micro-SIM

Интересно, что в этом году тот же производитель еще раз разыграл эту карту. Последняя модель их смартфона работает исключительно с Nano-SIM, в которой уменьшению подверглась уже и толщина — 12,3×8,8×0,67 мм. В этот формат уже никак не умещаются восемь стандартных контактов, так что остаются только шесть действительно рабочих. Никакие технические функции карты не пострадали и в этот раз, но размеры нового телефона не настолько уменьшились, как можно было бы подумать (а некоторые даже увеличились).

Практически вся лицевая поверхность у Nano-SIM занята контактными площадками

Возникает вполне резонный вопрос: как эта история с миниатюризацией отражается на потребителях? Если говорить о тех, кто покупает новый телефонный аппарат с контрактом и новой картой, то им обычно все равно, какая версия SIM-карты в нем установлена. А уж если телефон у человека в принципе один или он не планирует переставлять карты, то даже не «обычно», а «совершенно».

Для установки Micro-SIM в отсек Mini-SIM можно использовать адаптеры-переходники

Но для тех пользователей, которые привыкли использовать несколько аппаратов и/или SIM-карт, ситуация менее приятная. В случае пары Mini/Micro можно попробовать обойтись так называемыми переходниками/адаптерами (конечно, после смены всех карт формата Mini на карты формата Micro). Плюсов в этой истории нет никаких, только минусы — нужно носить с собой дополнительные детали, а кроме того, переходником можно повредить контакты разъема во время замены (или сборная конструкция может даже застрять в слоте).

Что касается смены карт, то официальный способ состоит в посещении салона вашего оператора, написании заявления, ожидания и всего такого. Кроме того, если вдруг у вас на карте есть какие-то записи, нужно будет позаботиться об их сохранении. Более доступная опция с точки зрения затрат времени — обратиться в многочисленные мастерские, где вашу карту обрежут специальным инструментом за пару секунд (кстати, этим занимаются и крупные салоны и даже сами операторы). Если уж совсем не хочется никуда идти, то острый нож и крепкая рука также способны успешно решить задачу. На первый раз может пригодиться распечатка из интернета со схемой «разделки» (см. например вариант 1, вариант 2).

С Nano-SIM ситуация более сложная, поскольку меньше и линейные размеры, и толщина карты. Способы остаются все те же самые. Но наиболее правильным в настоящее время стоит признать первый из них. Впрочем, учитывая распространенность и стоимость аппарата, для которого вам может потребоваться именно Nano-SIM, это не должно стать проблемой.

Из чего состоит сим карта и почему ее сравнивают с компьютером

Когда-то давным-давно звонок с мобильного телефона требовал подключения к базе данных при определении номера звонившего. У телефона мог быть стандартный набор номеров, и гибкости выбора просто не существовало. С целью облегчить муки клиентов телефонной связи, были придуманы индивидуальные пластинки с микросхемами, которые используются и сейчас.

SIM-карте присваивается серийный номер, часть которого используется клиентами для звонков. Этот номер ссылается на «профиль» индивидуального номера, который находится в базе данных оператора, и содержит всю информацию о количестве денег на счету, услугах и т.д.

У нового изобретения есть защита в виде PIN-пароля, который препятствует доступу в общую сеть идентификатора. Если пароль был ведён несколько раз подряд, то система запрашивает дополнительные пароли PUK, PUK2 и PIN2, идущие в комплекте с симкой. В настоящее время в настройках телефона есть функция отключения запроса пароля, поэтому эта защита используется редко.

Кроме этих кодов, устройство обладает ещё одним, который не сообщается пользователю – этот код использует лишь система при отправке отклика в базу данных. Без него человек не сможет воссоздать микросхему или скопировать её.

Архитектурно SIM-карта представляет собой примитивный компьютер со всеми стандартными атрибутами, вроде процессора, объёма внутренней и оперативной памяти. Несмотря на довольно крупный размер полной версии (примерно как два ногтя большого пальца), используется лишь малая часть из того, что представляется людям. Современные телефоны используют уменьшенные версии SIM-карт (micro-SIM и nano-SIM) для экономии места внутри устройства. Первые симки достигали размеров банковских электронных ключей, что, само собой, было неудобно.