Разберемся из чего состоит, на первый взгляд такая простая вещь, как sim-карта, или просто "симка":
Физическое устройство (Внешний вид и "железо"). Современная SIM-карта — это, по сути, "миниатюрный компьютер" с процессором, памятью и операционной системой.
Чип (Integrated Circuit): Это главный элемент. Он содержит:
- Процессор (CPU): 8- или 16-битный, с очень низким энергопотреблением. Выполняет команды, шифрует данные.
- Постоянная память (ROM): Зашита на заводе. Содержит операционную систему карты (Card OS), которая управляет всеми процессами, и базовые приложения (например, для работы с телефонной книгой в старых моделях).
- Энергонезависимая память (EEPROM или Flash NAND): Самая важная для пользователя часть. Здесь хранятся все ваши данные. Она не стирается при отключении питания.
- Оперативная память (RAM): Используется процессором для временных вычислений.
- Контактные площадки: Золотистые или позолоченные контакты на поверхности чипа. Их обычно 6 или 8. Самые важные:
- VCC: Подача питания от телефона (+3В или +1.8В).
- GND: Земля.
- I/O: Линия ввода/вывода данных. Через нее идет весь обмен информацией с телефоном.
- CLK: Синхросигнал (тактовые импульсы) от телефона для синхронизации работы.
- RST: Линия сброса.
Эволюция форм-фактора: Физический размер карты уменьшался, но чип и его логика оставались прежними.
1. Mini-SIM (стандартная, 25x15 мм) — та самая "большая" карта для старых телефонов.
2. Micro-SIM (15x12 мм) — обрезанная по краям.
3. Nano-SIM (12.3x8.8 мм) — почти только чип с тонкой окантовкой.
4. eSIM (Embedded SIM) — это не карта, а чип, впаянный в плату устройства. Его данные можно перепрограммировать удаленно (по QR-коду). Это следующий этап эволюции.
Логическое устройство (Что хранится в памяти EEPROM?)
Это "прошивка" или данные, записанные на карту оператором связи. Они структурированы в виде файловой системы.
Ключевые данные:
1. ICCID (Integrated Circuit Card Identifier): Уникальный 19-20-значный серийный номер самой SIM-карты. Это "номер паспорта" физической карты.
2. IMSI (International Mobile Subscriber Identity): Главный идентификатор! Уникальный номер абонента в мире. По нему сеть узнает именно вас. Состоит из:
- Код страны (MCC, например, 250 для России)
- Код оператора (MNC, например, 01 для МТС)
- Идентификатор абонента (MSIN)
- Важно!: IMSI никогда не передается по воздуху в открытом виде для безопасности.
3. Ключи аутентификации (Ki, Kc): Секретная информация.
- Ki (Key Identification): Уникальный 128-битный ключ, записанный на SIM и в базе данных оператора (AuC). Никогда не покидает эти два места. Он используется в сложном алгоритме для создания ответа на вызов сети.
- Kc (Ciphering Key): Сессионный ключ шифрования, который генерируется на основе Ki для шифрования голоса и данных в текущем сеансе связи.
4. Номер телефона (MSISDN): Тот самый +7XXXXXXXXXX. Интересно, что он не критичен для работы сети. Сеть работает с IMSI. MSISDN можно легко сменить (перепривязать к IMSI в базе оператора).
5. Списки сетей:
- HPLMN (Home PLMN): Сети вашего домашнего оператора.
- SPN (Service Provider Name): Название оператора, отображаемое на экране.
- Список запрещенных сетей (FPLMN): Куда карте нельзя подключаться.
- Список предпочтительных сетей (PLMN): Для роуминга.
6. Дополнительные данные: Могут храниться SMS, записная книжка (в старых картах), сервисные номера (USSD-коды), настройки интернета (APN).
Как это работает? Процесс аутентификации в сети
1. Вы включаете телефон. Телефон считывает с SIM-карты IMSI и посылает его в сеть оператора с запросом на доступ.
2. Сеть оператора находит в своей базе AuC запись с этим IMSI и извлекает соответствующий ключ Ki.
3. AuC генерирует случайное число (RAND) и отправляет его на телефон.
4. Телефон передает RAND на SIM-карту. Процессор SIM-карты, используя зашитый в нее Ki и алгоритм шифрования (например, COMP128), вычисляет отклик (SRES) и сессионный ключ Kc.
5. Телефон отправляет вычисленный SRES обратно в сеть.
6. Сеть оператора, зная и RAND, и Ki, вычисляет свой вариант SRES'.
7. Если SRES от телефона и SRES' от сети совпали — аутентификация успешна! Абонент легальный. Теперь весь трафик между телефоном и сетью шифруется с использованием сессионного ключа Kc.