SIMカードをいじる：プロセッサ、メモリ、ファイルシステム+ I / O

SIMカードまたはサブスクライバーIDモジュールが何であるかを知らない人、つまりサブスクライバーIDモジュールを見つけるのは困難です。 表面の1つに金色の接点があるこのプラスチック片は、モバイルオペレータが提供するサービスの鍵です。 また、SIMカードの内部には、非常に複雑な機能を備えた専用コンピューターがあります。

SIMカードは同じプロセッサクレジットカードですが、プロファイルにあります

SIMカードは、実際には、より一般的なエンティティの種類の1つであり、プロセッサ「スマートカード」（スマートカード）です。


^{SIMカードの本体にあるプロセッサ}

このような「スマートカード」は、さまざまな目的に使用できます。

• モバイル加入者の識別。
• テレビなどのさまざまな有料システムの暗号化されたコンテンツへのアクセスを提供します。
• 銀行カードのように
• 企業ネットワークなどへのアクセスを許可されているユーザーの識別用

さまざまな移動通信システムでは、加入者識別モジュールは異なる方法で呼び出されます。 GSM標準では、SIM-Subscriber Identity Moduleという名前が使用されていましたが、これは日常生活で固定されていました。 UMTS（3G）ネットワークで使用される識別モジュールは、USIM-Universal Subscriber Identity Moduleと呼ばれることがよくありますが、実際には完全に真実ではありません！ モジュール自体はUICC-Universal Integrated Circuit Card-集積回路を備えたユニバーサルカード（「スマートカード」）と呼ばれ、USIMはUICC内で動作するアプリケーションであり、UMTSネットワーク（3GPP TR 21.905）の加入者を識別およびサービスするために使用されます。 。

CDMAネットワークでは、R-UIM-リムーバブルユーザーIDモジュールを使用して、サブスクライバーを識別します。 リムーバブル（交換可能）という言葉は、以前のIS-95ネットワーク（米国、ロシア、およびモスクワのSONETなどのその他の国でCDMAネットワークが機能する通信規格）で、加入者を識別する要素が電話コンポーネント。 明らかに、R-UIMを使用すると、電話機の故障時や新しい電話機の購入時に電話機の交換が大幅に簡素化され、ローミングで異なる標準の電話機を使用できるようになります。

しかし、その後、GSM-UMTSネットワークで使用される加入者IDモジュールについて説明します。これは、伝統的にSIMまたはカードと呼ばれます。

カードとの対決？

現在、GSM-UMTS加入者IDモジュールの3つの形式が標準化されています。


^{GSM-UMTSサブスクライバーIDモジュールの3つの形式}

UICC ID-1-最初のオプション-は、通常の銀行カードのサイズです。 多くの人々は、90年代のモデル-Motorola 8900、StarTACなどでそれを覚えています。 現在、モバイル端末の新しいモデルは、サイズが大きいため実際には使用されていません。

UICCプラグインは現在最も一般的な形式です。 通常、このようなモジュールは、製造中に行われたカットによってID-1カードから切り離されます。

Mini-UICCは、AppleがiPhone 4、iPad、iPad 2で使用するようになったカード形式です。現在、他の携帯電話やその他のデバイスのメーカーは、この形式のモジュールを挿入する必要があるモデルを生産しようとしています。 この形式は3FF、または口語的には「micro-SIM」と呼ばれることもあります。 そして、これらのカードは通常ID-1フォーマットのカードから分離されています。 このような多様性の出現の理由は明らかです-電話内のスペースを節約します。

信頼性の理由から、ユーザーがID-1カードのプラスチックからプラグインまたはミニUICCモジュールを取り外すことを選択できるようにするユニバーサルカットアウトを作成しないようにします-カードをプラグイン形式に分解しようとすると、残りの薄いジャンパーを非常に簡単に損傷します、その後、プラグインカードは電話機に安全に保持されません。


^{プラグインおよびミニUICC用のユニバーサルリセス付きID-1カード}

所有者のSIMカードの移動は、電話の問題を脅かします。 最小限のトラブル-電話はSIMの存在を感じず、ネットワークに登録されていません。 最悪のシナリオでは、あたかもワイヤが混同されたかのように発生する可能性があります-間違ったアドレスで電圧がこぼれ、予測できない結果を伴う短絡です。

アクティブなモバイル端末の製造業者は、通常、プラグインカード用に設計された電話でMini-UICCカードを使用するために宣伝されているアダプターの使用に反対します。 アダプターはプラグインよりもわずかに厚く、さらに、カードとアダプターのインターフェイスのスロットは、SIMをインストールするときに電話の連絡先を破壊する可能性があり、保証修理の機会をユーザーから奪います。

モバイルネットワークで動作する一部のデバイス（ナビゲーター、車両の位置を制御するデバイスなど）では、加入者識別モジュールを超小型回路の形で簡単にはんだ付けできますが、通常の加入者は通常、そのようなモジュールを扱う必要はありません。

連絡先の数はいくつですか？

日常生活では、接触パッドのパターンと接触数が異なるモジュールがあります。 一部のメーカーは、名刺としてコンタクトパッドの「企業」デザインを使用しています。

標準は、モジュールがモバイル端末に接続されるサイトに8つの位置を提供しますが、すべてが常に使用されるわけではありません。 多くの場合、6つの接点を持つカードがあり、金属化された部分の残りの部分は通常「グランド」に接続されています。


^{6接点と8接点のカード}

使用済みの連絡先：
C1 -Vcc-電源;
C2-リセット-連絡先管理カード。
C3 -CLK-クロック-クロック周波数。
C5-一般（「土地」）;
C6 -Vpp-サービス情報を記録するときに使用されるプログラミング電圧
C7 -I / O-シリアル入力/出力インターフェースのライン。

この規格は、USBモードでモバイル端末と情報を交換するモードでC4およびC8の連絡先を使用することを規定しています。これにより、通常のI / O SIMインターフェイスよりも高速の情報転送が可能になります。

実際には、このインターフェイスを備えた機器は実際には製造も注文もされていないため、USBインターフェイスモードは実際には使用されません。したがって、これらの接点はカード上にあってもアースに接続されます。 将来的には、I / Oインターフェイスラインを介した作業について説明します。

彼らはコンピューターをどこに貼り付けましたか？

SIMの電子コンテンツとコンピューター（特にポケット1）を比較すると、機能が同じ要素が多数見つかります。

• プロセッサー（CPU）;
• ランダムアクセスメモリ（RAM、RAM）;
• ROMオペレーティングシステム（ROM）を保存するための永久メモリ。
• ユーザー情報を保存するためのメモリ。
• ファイルシステム。
• I / Oコントローラー

違いがあります-モジュールにはないもの：

• モジュールが単に必要としないヒューマンインターフェイス要素。
• 電源（端末電源を使用）
• クロックジェネレーター（同様に、ターミナルからの供給）。

SIMのアーキテクチャと生産の詳細については、 このトピックを参照してください。

SIMに情報を保存するために使用できるメモリの量は異なる可能性があり、技術の発展とともに徐々に増加します。 数年前、ギガバイトの情報をSIMに格納できるテクノロジーの出現により、幸福感が一気に高まりました。 業界での激しい議論とGSM Associationでの2回の投票の後、大量の情報を扱うためにUSB標準が選択されました。 しかし、幸福感は沈静化し、現在ではそのようなSIMを使用できるモバイル端末はそれほど多くありません。ギガバイトメモリを搭載したSIM自体は、事業者の間で大きな需要がありません。

SIMカードにHDムービーを保存できますか？

また、SIMカード用に大量のメモリが必要な理由と、実際に必要なメモリの量は何ですか？
SIMメモリはいくつかの目的で使用されます。

• 携帯電話がモバイルネットワークでこのSIMを使用するために不可欠な情報の保存 。 たとえば、これはIMSI（International Mobile Subscriber Identity）です。特定のSIMとその所有者を識別するだけでなく、どの国のどのオペレーターがそれをリリースしたかを示す一連の数字です。 この情報は、IMSIの最初の3桁が国コードであり、次の2桁がネットワークコードであるため、このカードを使用して電話で提供できるサービスを見つける場所をすばやくローミングするのに役立ちます（アメリカではネットワークコードは3桁で構成されます）。 これはKiです-ネットワークがそれが本当に自分のSIMカードであることを確認する機会を提供する秘密鍵であり、一部の詐欺師が他の誰かのIMSIを使用してサービスにアクセスすることはありません。 その他のサービス情報を保存するためのファイル。
• ユーザー情報の保存 。 通常、電話帳と受信したSMSはカードに記載されています。 UMTSネットワークのマップでは、電話帳は単なる名前とそれに対応する電話番号のリストよりもはるかに多くの機能を持つことができます。 名前に複数の数字を添付したり、メールアドレスやその他の情報を追加したりできます。 ただし、電話機自体で同じ機能が開発されているため、これらのSIM機能は実際には使用されません。
• 組み込みのSIM仮想Javaマシンで実行でき、いくつかのサービスを提供できるアプリケーションファイルの配置 。 オペレータがSIMカードで実行されているアプリケーションに基づいてサービスを積極的に使用している場合、この部分はカードメモリの最も重要な部分を占める可能性があります。

また、メモリ量を増やすとSIMのコストが増加することも明らかであるため、ほとんどの場合、オペレーターは必要な情報を収容するために最低限必要なボリュームに制限しようとしています。

誰が誰を運転しますか？

電話または他のモバイル端末がSIMカードに電力とクロック信号を提供するという事実に加えて、デバイス間の情報交換についても完全に責任があります。電話は常にマスターとして機能し、カードは常にスレーブです。

電話機はSIMにコマンド/リクエストを送信し、SIMはそれらに応答するだけで、応答に応答ステータスに関する情報が付随します。

ステータス情報では、カードはコマンドが正常に完了したことを確認したり、回答を準備するための追加時間を要求したり、さまざまなタイプのエラーを報告したり、次のコマンドで選択のための特別な要求を送信することで受信できる電話に関する特別な情報があることを通知したりできます。

カードから電話機に情報を転送するこのメカニズムは、通常、SIM（またはカード）Application Toolkit、STKと呼ばれます。 SIM内で実行されるアプリケーションプログラム（通常はJavaCE-Java Card Editionで記述されている）に基づいて、さまざまなサービスを実装するために使用されます。 メインオペレーターのSIMカードがインストールされた電話メニューでは、SIMカードで動作するアプリケーションによって提供される情報に基づいて形成されたアイテムとメニューツリー全体を見つけることができます。

たとえば、現在の残高に関する情報を常に提供するリアルタイムサービスの作業は、同じ技術に基づいています。

1つのカードで2つのIMSIを切り替えることにより、小規模企業のローミングを編成することができます。1つはネットワークに対応し、もう1つは別のオペレーター「ビッグブラザー」から「ローン」で提供されます。 たとえば、CIS諸国で動作するBeelineネットワークは、デュアルIMSIメカニズムを使用して、加入者にローミングサービスを提供します。 SIMカードには、ネットワークの1つのIMSIが登録され、ロシアのビーラインネットワークに対応する他のIMSIが登録されます。 ロシアのビーラインネットワークでは、これらのIMSIはHLRに予約されており、「子会社」の企業にローミングサービスを提供し、通信チャネルがそれらと組織されています。 たとえばヨーロッパの国にいる「子会社」企業のビーライン加入者は、STKメニューを使用してSIMモードをローミングに切り替えます。 その結果、そのようなSIMカードを備えた電話は、ローミングネットワークではロシアのビーラインネットワークの加入者に属しているように見えます。 その後、通常どおり、すべてが起こります。ロシアのビーラインネットワークのみが、「子会社」ネットワークに代わって情報の転送を組織します。

SIM内でWEBサーバーを整理することもできます！ そのため、誰かがSIMの「スレーブ位置」に混乱している場合、彼はそれをサーバーと考えるかもしれません。

それはどのようにオンになり、なぜゆっくりと本を読み込むのですか？

オペレーティングシステムをオンにして起動した後、電話機はVccをSIMに供給します。 この規格は、SIM電源電圧の3つの定格-5V、3V、および1.8Vを規定しています。
以前は、5Vの電圧でのみ機能するカードが発行されていました。 カードに3V以下の電圧を供給する電話が登場した後、これらの古いSIMは、5Vを提供する電話での作業に耐えることができる3Vで動作可能な新しいSIMに徐々に置き換えられました。

わずか1.8Vの電圧のSIMカードを提供する電話機はまだ見つかっていないため、最新のSIMカードは電源電圧による互換性の問題を引き起こしません。

電話の電源が入った後、クロック信号が適用され、安定モードが確立された後、リセット接点の電圧が上昇します。 これは、SIMカードがATR（Answer To Reset）と呼ばれる一連のバイトで応答するSIMカードの動作を開始するための信号として機能します。

ATRバイトには、カードの機能とサポートされている通信プロトコルに関する基本情報が含まれています。 特に、クロック周波数と情報転送速度を上げることで、インターフェースを介した情報交換を加速するための可能なオプションを電話に伝えることができます。

ATRから情報を読み取った後、電話機はPPS（プロトコルおよびパラメータ選択）手順を開始して、電話情報をカードと交換するモードを調整できます。 電話機が自分とSIMに受け入れられるオプションを見つけることができない場合、カードとの通信はデフォルトモード（9600 bpsの速度）で続行されます。

そのような場合、加入者は、SIMカードから電話への電話帳の読み取りが長すぎることを不満に思うことが多く、何らかの理由で、SIMカードを発行したオペレーターを非難します。

「こんにちは、あなたは誰ですか？」

スイッチを入れる過程で、SIMカードとモバイル端末（電話）は「名刺」を交換します。 電話機は、SST-SIMサービステーブル-SIMが特定の方法で実行できるSTK機能に関するエンコードされた情報を含むSIMファイルから読み取ります。 次に、電話機はSIMカードにTERMINAL PROFILEを送信します-特定の方法で、SIMとの通信機能がサポートできるエンコードされた情報。 その結果、両者はパートナーの能力に関する情報を受け取り、STKに基づいてサービスを実装するときに正しく対話できます。

ファイルシステムとセキュリティ

SIMには、アクセス制御を備えたマルチレベルの階層ファイル構造があります。
ファイルへのアクセスは、ユーザーがさまざまな種類のアクセスコードを提示する必要性によって規制されます。

これらのアクセスコードの一部はよく知られています-これは個人識別番号-PIN（別名PIN1）およびPIN2です。 他のコードは、サービスファイルへの管理アクセスに使用されます。

何がこのような区別をしていますか？ 有効化されたPINリクエストにより、SIMカードに関連付けられた個人アカウントのお金を、許可されていない人による許可されていない使用から保護できます。

別の重要なセキュリティ技術は、たとえば、特定のファイルから情報を読み取ることができないことです。たとえば、加入者を認証してトラフィック暗号化キーを生成するさまざまな暗号アルゴリズムで使用されるKiキーを読み取ります。

指示を読むことが有用な理由

数年前、メーカーの1社が主催するスマートフォンの展望に関するラウンドテーブルで、参加者の1人が、Beelineには親にとって非常に有用なサービスがないと不満を漏らしました。 彼は、両親が子供の特定の電話番号セットのみを呼び出す能力を制限できるようにしたかった-家、両親、祖父母、そして子供は他の番号に電話してはならない。

私が彼にFDN機能-固定ダイヤル番号の機能を見せたときの驚きを想像してください。これは、電話とSIMカードのアクションの組み合わせによって実装されます。 電話を使用して許可される番号は、特定のSIMカードファイルに書き込まれるだけで、PIN2を使用してこのリストを変更するアクセスはブロックされます。 その後、このようなSIMを搭載した電話は、FDNリストにリストされていない番号への電話を拒否します。

確かに、すべての電話がこのサービスの操作をサポートしているわけではないことに注意してください。

食べる前に手を洗ってください。

指の皮膚は有機脂肪酸で覆われており、接触すると金属部分が腐食します。 小さな詳細は、SIMカードの連絡先に関するものです。
写真にはレーザーポインターがあり、その表面は非常にまれな使用の後、これらの脂肪酸のためにクロムメッキと銅メッキの金属コーティングのいくつかの層を失っています！ ご存じのように、「無線工学は接触の科学」ですが、SIMにはそれらの多くがあります！


^{脂肪酸レーザーポインター}

同様の運命がSIMカードの連絡先に降りかかることはありませんが、このためには必ずSIM連絡先を汚染から保護し、指で触れないようにしてください！

電話機とSIMの間の連絡先に問題がある場合は、ソフトイレーザーで連絡先をきれいに掃除すると役立ちます。 クリーニング操作後に指でコンタクトからパン粉をクリーニングする必要はありません。そうしないと、すべての問題が再び発生します。 単純に吹き飛ばすか、アルコールでやさしく洗い流してください。

変更するか変更しないか？

かつて、電話修理サービスからSIMカードを変更するために送られたBeelineオフィスに加入者が来ました。これは、通話、残高確認、SMSの送信中にまったく新しい電話が自発的にオフになったためです。

電話をオフにしてもSIMの状態とは関係がないことを彼に説明しなければなりませんでした。 消しゴムを使用して、バッテリーと電話の接点を慎重にクリーニングしました。その後、電話は正常に動作し始めました。 途中で、私は加入者に衛生に関する簡単な講義をしました。

もちろん、状況はすべての場合にそれほど明白ではなく、通信がほとんど親密であるため、サービスが機能しないという事実のために誰が責任があるのか​​を判断するのは簡単ではありません。 STKを使用して新しいサービスを開発するとき、または一部のモデルの電話または他のモバイル端末とのSIMの非互換性の問題を検出するとき、競合の原因を理解することが特に重要です。

そのような場合、SIM端末インターフェイス上の情報交換プロトコルのアナライザーは、非常に貴重なサービスを提供します。


^{SIMとモバイル端末間の通信プロトコルのアナライザー。}

SIMカードの代わりに、特別なプローブが端末に挿入され、SIMはフレキシブルケーブルを介して接続されます。 動作中、インターフェースで発生するイベントに関するすべての情報は、分析装置に接続されたコンピューターのメモリに記録されます。

収集された情報と標準の要件を比較することにより、紛争の当事者を明確かつ説得力をもって確立できます。

もちろん、この資料ではSIMカードの一部の機能と携帯電話での機能のみが影響を受けますが、このトピックに関心がある場合は、質問するだけで、詳細に回答します。

PS Today Boomboorumは、 私たちのオフィスの別のレビューを書きました。