SIM卡已死 揭開SIM卡的歷史演變過程

• 2018年4月19日 ZhangHongYuan來源：絕地小清新 729 43
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  2018-2023年中國自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展前景研究報(bào)告

  本研究咨詢報(bào)告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計(jì)局、國家工信部、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國務(wù)院發(fā)展研究中心、中國行業(yè)研究網(wǎng)、全國及海外多種相...

繼3月7日于蘋果合作推出基于eSIM一號(hào)雙終端業(yè)務(wù)后，中國聯(lián)通宣布，于4月18日率先為華為eSIM手表Watch 2 Pro系列產(chǎn)品開通蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。

SIM卡已死 揭開SIM卡的歷史演變過程

SIM卡已死

繼3月7日于蘋果合作推出基于eSIM一號(hào)雙終端業(yè)務(wù)后，中國聯(lián)通宣布，于4月18日率先為華為eSIM手表Watch 2 Pro系列產(chǎn)品開通蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。

據(jù)了解，華為eSIM手表不僅支持聯(lián)通eSIM一號(hào)雙終端業(yè)務(wù)，還支持eSIM獨(dú)立號(hào)碼業(yè)務(wù)，即手表擁有自己的電話號(hào)碼，可作為獨(dú)立終端接打電話和上網(wǎng)。

與此同時(shí)，本次業(yè)務(wù)試點(diǎn)范圍擴(kuò)展到了上海、天津、廣州、深圳、鄭州、長沙、武漢7個(gè)城市。

中國聯(lián)通表示，為華為eSIM手表提供了一站式全線上業(yè)務(wù)辦理方式。用戶只需登錄聯(lián)通手機(jī)營業(yè)廳APP，通過藍(lán)牙連接上華為eSIM手表，即可根據(jù)需要選擇開通一號(hào)雙終端業(yè)務(wù)或者獨(dú)立號(hào)碼業(yè)務(wù)，僅需短短幾步操作，就可激活eSIM手表的網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立接打電話和上網(wǎng)。

中國聯(lián)通表示，eSIM的出現(xiàn)使用戶徹底擺脫了SIM卡線下發(fā)卡環(huán)節(jié)的繁瑣流程，全互聯(lián)網(wǎng)化的業(yè)務(wù)流程使用戶可獲得隨需即時(shí)入網(wǎng)的極致體驗(yàn)。

終端商則終于擺脫卡槽束縛，得以在優(yōu)化產(chǎn)品外觀并提升性能方面多做文章，如減小體積、增加電池續(xù)航、增強(qiáng)防水能力等。

SIM卡的歷史演變過程

手機(jī)只有插入SIM卡(客戶識(shí)別模塊)才能正常通訊幾乎是人所共知的事情。我們可以很容易地從手機(jī)中插入/拔出SIM卡，因此更換起來相當(dāng)方便，但要知道SIM卡的歷史可要遠(yuǎn)短于手機(jī)出現(xiàn)的歷史。歷史上的第一代手機(jī)僅支持’嵌入式’通訊標(biāo)準(zhǔn)：入網(wǎng)參數(shù)被硬編碼到手機(jī)終端內(nèi)存中。

類似于NMT-450這樣最古老的模擬標(biāo)準(zhǔn)并未采用任何安全保護(hù)措施：訂閱數(shù)據(jù)可任意被復(fù)制到另一部手機(jī)，如此便能以機(jī)主的身份免費(fèi)撥打和接通電話了。

之后不久便推出了第一代被稱為’用戶識(shí)別安全(SIS)代碼’的安全保護(hù)措施 —總共有18位數(shù)字，每一部手機(jī)都擁有唯一的SIS代碼并被硬編碼到應(yīng)用處理器內(nèi)。SIS代碼被均勻分配給了各家手機(jī)供應(yīng)商，因此任意兩部手機(jī)的SIS代碼都不會(huì)重復(fù)。此外，手機(jī)處理器還保存了7位RID代碼，一旦用戶在蜂窩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注冊即會(huì)被發(fā)送到基站。

基站收到后則會(huì)隨機(jī)創(chuàng)建一組數(shù)字，與唯一SIS代碼捆綁后被回復(fù)到手機(jī)內(nèi)，SIS處理器就用這兩組數(shù)字來生成授權(quán)密鑰。

盡管密鑰和數(shù)字相對(duì)較短，但對(duì)于1994年來說已足夠安全—但不出意料，系統(tǒng)隨后即被破解，在這之后三年GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了。GSM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)本身就較為安全，采用了類似于SIS但更加隱秘的回復(fù)授權(quán)系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)的安全性在當(dāng)時(shí)可以說是無可匹敵。

這意味著整個(gè)授權(quán)過程完全在集成入智能卡的外部處理內(nèi)進(jìn)行?，F(xiàn)在人所共知的SIM最終成為了解決方案。隨著SIM卡的推出，入網(wǎng)不再需要單純依靠手機(jī)，手機(jī)用戶因此能頻繁更換手機(jī)，只需保留擁有移動(dòng)識(shí)別功能的SIM卡即可。

SIM卡基本上來說就是一種 ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的智能卡，與其它接觸式基于IC的卡并無太大差異，例如：信用卡或電話卡。第一代SIM卡甚至在外形尺寸上也與信用卡相似，但外形縮小的整體趨勢使得更新且結(jié)構(gòu)更緊湊的SIM卡應(yīng)運(yùn)而生。

由于傳統(tǒng)的大尺寸1FF(第一代形狀因子)SIM卡已不再適合插入手機(jī)，因此通訊行業(yè)發(fā)明出了一種簡單且緊湊的解決方案：尺寸更小的SIM卡(mini-SIM，又稱為2FF或第二代形狀因子)，也就是我們目前廣泛使用的SIM卡。一般在新的SIM卡周圍均連接了一個(gè)1FF大小尺寸的塑料框，更新的形狀因子將芯片和觸點(diǎn)排列限制在一個(gè)很小的卡片內(nèi)，因此也方便于從手機(jī)中拔出。

盡管在這之后還陸續(xù)推出了micro-SIM(3FF)和nano-SIM(4FF)，但無論是形狀、觸點(diǎn)排列以及嵌入芯片的特性仍然和25年無太大差別。直到如今，仍有廠家生產(chǎn)大尺寸的塑料’仿制品’，以滿足那些喜歡懷舊用戶的需要。

即便如此，如今許多過時(shí)的手機(jī)均無法支持現(xiàn)在的SIM卡，就算大小合適也無法使用。歸根結(jié)底的原因是早期SIM卡的運(yùn)行電壓是5V，而如今SIM卡的工作電壓則為3V。許多SIM生產(chǎn)廠家為了降低成本而不惜犧牲兼容性，使得如今大多數(shù)SIM卡均無法同時(shí)支持兩種工作電壓。因此只能兼容5V工作電壓的手機(jī)無法使用3V的SIM卡，原因是受到手機(jī)處理器電壓保護(hù)的限制。

盡管在SIM卡生產(chǎn)過程中，一些信息已被寫入到SIM卡內(nèi)存中：IMSI(國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼)根據(jù)批量訂購SIM卡的移動(dòng)運(yùn)營商要求及被稱為Ki(密鑰識(shí)別碼)的128位密鑰決定。簡而言之，IMSI和Ki分別相當(dāng)于用戶的登錄名和密碼，被硬編碼到SIM卡芯片內(nèi)。

用戶IMSI和手機(jī)號(hào)碼之間的通信則被保存在被稱為HLR(歸屬位置寄存器)的專門數(shù)據(jù)庫內(nèi)。如用戶在另一基站以臨時(shí)’訪問者’身份注冊，該數(shù)據(jù)就會(huì)被復(fù)制到另一個(gè)數(shù)據(jù)庫-即各段網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的VLR(訪問者位置寄存器)。

整個(gè)授權(quán)過程相當(dāng)簡單。一旦用戶被注冊到臨時(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，VLR即會(huì)向手機(jī)號(hào)碼發(fā)送隨機(jī)的128位數(shù)字(RAND)。SIM卡處理器則根據(jù)RAND數(shù)字和Ki將用A3算法生成的32位數(shù)字回復(fù)(SRE)到VLR。一旦VLR獲得匹配響應(yīng)，即代表用戶網(wǎng)絡(luò)注冊成功。

SIM還會(huì)生成另一個(gè)稱為’Kc’的臨時(shí)密鑰。使用A8算法并根據(jù)上述提到的RAND和Ki計(jì)算出’Kc’值。然后再用這一數(shù)值并通過A5算法對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密。

由于有太多的首字母縮寫，因此聽上去似乎有些復(fù)雜。但基本的道理非常簡單：首先，將你的登錄名和密碼硬編碼到SIM;其次，借助幾種算術(shù)技巧創(chuàng)建驗(yàn)證和加密密鑰，就這么簡單—入網(wǎng)成功。

加密通常都默認(rèn)啟用，但某些情況下(例如：返廠保修)也會(huì)關(guān)閉，這時(shí)情報(bào)機(jī)構(gòu)就有了可乘之機(jī)：攔截通話內(nèi)容。加密一旦被關(guān)閉，老式手機(jī)屏幕則會(huì)顯示一個(gè)’打開的鎖’圖標(biāo)，但現(xiàn)代手機(jī)(除了黑莓手機(jī))則不會(huì)有任何提示。

目前有一種專門用來攔截手機(jī)通話內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)攻擊;為了實(shí)施此類攻擊，不法分子需要一部被稱為IMSI Catcher的設(shè)備。它能模擬基站并寄存正在通話中的電話，隨后再將所有信號(hào)轉(zhuǎn)送至真的基站。

這種情況下，整個(gè)授權(quán)過程以正常模式(無需破解加密密鑰)進(jìn)行，但偽基站會(huì)要求手機(jī)以純文本模式傳輸數(shù)據(jù)，如此不法分子就能神不知鬼不覺的情況下攔截信號(hào)。

有趣的是，這一’漏洞’并非真正的漏洞;事實(shí)上，這一特性從一開始設(shè)計(jì)就已存在，因此一旦遇到上述情況，情報(bào)部門完全可以實(shí)施’中間人‘攻擊。

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