Введение

Карта SIM (Subscriber Identity Module) — это интегральная схема (ИС), предназначенная для безопасного хранения международного номера идентификации абонента мобильной связи (IMSI) и соответствующего ключа, используемых для идентификации и аутентификации абонентов на мобильных телефонных устройствах (таких как мобильные телефоны и ноутбуки). Технически, физическая карта известна как универсальная карта с интегрированной схемой (UICC); эта смарт-карта обычно изготавливается из ПВХ со встроенными контактами и полупроводниками, при этом SIM-карта является её основным компонентом. На практике термин «SIM-карта» по-прежнему используется для обозначения всего устройства, а не только ИС. SIM-карта содержит уникальный серийный номер, идентификатор карты с интегрированной схемой (ICCID), номер идентификации международного абонента мобильной связи (IMSI), информацию об аутентификации и шифровании, временную информацию, связанную с локальной сетью, список услуг, доступных пользователю, и четыре пароля: персональный идентификационный номер (PIN) для обычного использования и персональный ключ разблокировки (PUK) для разблокировки PIN, а также вторую пару (PIN2 и PUK2 соответственно), используемую для управления фиксированным набором номера и некоторыми другими функциями. В Европе серийный номер SIM (SSN) иногда сопровождается международным номером артикула (IAN) или европейским номером артикула (EAN), требуемым при онлайн-регистрации для подписки на предоплаченную карту. На многих SIM-картах также можно хранить контактную информацию. SIM-карты всегда используются в телефонах GSM; для телефонов CDMA они необходимы только для устройств с поддержкой LTE. SIM-карты также используются в спутниковых телефонах, смарт-часах, компьютерах или камерах. SIM-карты можно переносить между различными мобильными устройствами, извлекая саму карту. С 2020 года eSIM начинает заменять физические SIM-карты в некоторых областях, включая сотовую связь. eSIM использует программную SIM-карту, встроенную в несъемный eUICC.

История и закупки

SIM-карта – это тип смарт-карты, основой которой является кремниевая интегральная схема (IC-чип). Идея встраивания кремниевого IC-чипа в пластиковую карту возникла в конце 1960-х годов. Первоначально SIM был специфицирован ETSI в спецификации TS 11.11, которая описывает физическое и логическое поведение SIM-карты. С развитием UMTS часть работы по спецификации была передана 3GPP. В настоящее время 3GPP отвечает за дальнейшую разработку приложений, таких как SIM (TS 51.011) и USIM (TS 31.102), а ETSI – за дальнейшую разработку физической карты UICC. Первая SIM-карта была разработана в 1991 году мюнхенским производителем смарт-карт Giesecke+Devrient, который продал первые 300 SIM-карт финскому оператору беспроводной связи Radiolinja. Сегодня (2023 год) SIM-карты широко распространены и обеспечивают подключение к сотовым сетям более чем 8 миллиардов устройств по всему миру. По данным Международной ассоциации производителей карт (ICMA), в 2016 году в мире было произведено 5,4 миллиарда SIM-карт, что принесло традиционным поставщикам SIM-карт доход свыше 6,5 миллиардов долларов США. Ericsson прогнозировал, что развитие сотовой связи IoT и сетей 5G приведет к росту адресуемого рынка SIM-карт до более чем 20 миллиардов устройств к 2020 году. Внедрение встроенной SIM-карты (eSIM) и удаленного SIM-провизирования (RSP) от GSMA может изменить традиционную экосистему SIM-карт, привлекая новых игроков, специализирующихся на предоставлении "цифровых" SIM-карт и других услуг с добавленной стоимостью для операторов мобильных сетей. Консорциум GlobalPlatform определяет некоторые расширения для карт, добавляя дополнительные API и функции, такие как повышенная криптографическая защита и бесконтактное использование RFID.

Международная идентификация абонента мобильной связи (IMSI)

SIM-карты идентифицируются в сетях операторов с помощью уникального международного идентификатора абонента мобильной связи (IMSI). Операторы мобильных сетей устанавливают соединение для мобильных звонков и взаимодействуют со своими SIM-картами, используя их IMSI. Формат следующий:
Первые три цифры обозначают код страны мобильной связи (MCC). Следующие две или три цифры обозначают код мобильной сети (MNC). Трехзначные коды MNC разрешены стандартом E.212, но в основном используются в Соединенных Штатах и Канаде. Один MCC может содержать как двухзначные, так и трехзначные коды MNC, например, 350 007. Последующие цифры представляют собой идентификационный номер мобильного абонента (MSIN). Обычно их 10, но их количество может быть меньше в случае трехзначного MNC или если национальные правила предписывают, чтобы общая длина IMSI была меньше 15 цифр. Набор цифр различается в зависимости от страны.

Идентификация зоны расположения

SIM-карта хранит информацию о состоянии сети, полученную от идентификатора зоны местоположения (LAI). Сети операторов разделены на зоны местоположения, каждая из которых имеет уникальный номер LAI. Когда устройство меняет местоположение, оно сохраняет новый LAI в SIM-карте и отправляет его вместе с информацией о новом местоположении в сеть оператора. Если устройство перезагружается, оно считывает данные с SIM-карты и пытается найти предыдущий LAI.

SMS-сообщения и контакты

На большинстве SIM-карт хранится некоторое количество SMS-сообщений и контактов телефонной книги. Контакты хранятся в виде простых пар «имя и номер». Записи, содержащие несколько телефонных номеров и дополнительные номера, обычно не сохраняются на SIM-карте. Когда пользователь пытается скопировать такие записи на SIM-карту, программное обеспечение телефона разбивает их на несколько отдельных записей, отбрасывая информацию, не являющуюся телефонными номерами. Количество хранимых контактов и сообщений зависит от SIM-карты: ранние модели могли хранить всего пять сообщений и 20 контактов, в то время как современные SIM-карты обычно могут хранить более 250 контактов. Микро-SIM была представлена Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) совместно с SCP, 3GPP (UTRAN/GERAN), 3GPP2 (CDMA2000), ARIB, Ассоциацией GSM (GSMA SCaG и GSMNA), GlobalPlatform, Liberty Alliance и Open Mobile Alliance (OMA) для использования в устройствах, слишком маленьких для мини-SIM-карты. Форм-фактор был упомянут в декабрьском выпуске 1998 года рабочей группы 3GPP SMG9 UMTS, являющейся органом по установлению стандартов для SIM-карт GSM, а согласован он был в конце 2003 года. Микро-SIM была разработана с учетом обратной совместимости. Основной проблемой обратной совместимости была контактная площадка чипа. Сохранение той же контактной площадки обеспечивает совместимость микро-SIM с предыдущими, более крупными считывателями SIM-карт за счет использования пластиковых обрамлений. SIM-карта также была разработана для работы на той же скорости (5 МГц), что и предыдущая версия. Одинаковый размер и расположение контактов привели к появлению множества инструкций и видеороликов на YouTube с подробными инструкциями о том, как вырезать мини-SIM-карту до размера микро-SIM. Председатель EP SCP Клаус Веддер заявил, что карты nano SIM (или 4FF) были представлены в июне 2012 года, когда операторы мобильной связи в различных странах впервые начали поставлять их для телефонов, поддерживающих этот формат. Nano SIM имеет уменьшенные размеры по сравнению с предыдущим форматом, сохраняя при этом существующую контактную площадку. Вокруг контактной площадки оставлен небольшой изолирующий ободок для предотвращения короткого замыкания с разъемом. Nano SIM можно использовать с устройствами, предназначенными для SIM-карт форматов 2FF или 3FF, с помощью адаптеров, и для этого она сделана тоньше, о чем телефонные компании предупреждают. Толщина 4FF составляет , по сравнению с толщиной своих предшественников. iPhone 5, выпущенный в сентябре 2012 года, стал первым устройством, использующим nano SIM-карту, за ним последовали другие телефоны.

Безопасность

В июле 2013 года исследователь безопасности из SRLabs Карстен Ноль описал уязвимости в некоторых SIM-картах, поддерживающих DES, который, несмотря на свой возраст, все еще используется некоторыми операторами. В ответ Международный союз электросвязи заявил, что данное развитие событий является "чрезвычайно значимым" и что он свяжется со своими членами. В феврале 2015 года The Intercept сообщил, что АНБ и GCHQ похитили ключи шифрования (Ki), используемые Gemalto (ныне известной как Thales DIS, производитель 2 миллиардов SIM-карт в год), что позволило этим спецслужбам осуществлять мониторинг голосовой и передачи данных без ведома или одобрения операторов сотовой связи и без судебного контроля. Завершив расследование, Gemalto заявила, что у нее есть "обоснованные основания" полагать, что АНБ и GCHQ провели операцию по взлому ее сети в 2010 и 2011 годах, но отметила, что количество потенциально украденных ключей не было значительным. В сентябре 2019 года исследователь безопасности из Adaptive Mobile Security Катал МакДейд описал, как активно эксплуатируются уязвимости в некоторых SIM-картах, содержащих библиотеку S@T Browser. Эта уязвимость получила название Simjacker. Злоумышленники использовали эту уязвимость для отслеживания местоположения тысяч пользователей мобильных телефонов в нескольких странах. Более подробные сведения об исследовании были представлены на VirusBulletin 3 октября 2019 года.

События

Когда GSM уже использовался, спецификации были далее развиты и дополнены такими функциями, как SMS и GPRS. Эти этапы развития ETSI называет релизами. В ходе этих циклов разработки спецификация SIM также совершенствовалась: были введены новые классы напряжения, форматы и файлы.

USIM

В эпоху только GSM, SIM-карта состояла из аппаратной и программной частей. С появлением UMTS эта терминология разделилась: SIM-карта стала рассматриваться как приложение и, следовательно, исключительно как программное обеспечение. Аппаратная часть получила название UICC. Это разделение было необходимо, поскольку UMTS представила новое приложение – универсальный модуль идентификации абонента (USIM). USIM, среди прочего, обеспечил улучшенную безопасность, включая взаимную аутентификацию и более длинные ключи шифрования, а также расширенную адресную книгу.

УИКЦ

"SIM-карты" в развитых странах сегодня обычно представляют собой UICC, содержащие как минимум SIM-приложение и USIM-приложение. Такая конфигурация необходима, поскольку более старые телефоны, работающие только в сетях GSM, совместимы исключительно с SIM-приложением, а некоторые улучшения безопасности UMTS требуют использования USIM-приложения.

Другие варианты

В сетях cdmaOne эквивалентом SIM-карты является R-UIM, а эквивалентом SIM-приложения – CSIM. Виртуальная SIM – это номер мобильного телефона, предоставляемый оператором мобильной сети, который позволяет совершать и принимать звонки на мобильный телефон пользователя без использования SIM-карты.

Встроенная SIM (eSIM)

Встроенная SIM-карта (eSIM) – это программируемая SIM-карта, которая встраивается непосредственно в устройство. Формат поверхностного монтажа обеспечивает тот же электрический интерфейс, что и полноразмерные SIM-карты 2FF и 3FF, но припаивается к печатной плате в процессе производства. В приложениях M2M, где не требуется…

В сентябре 2017 года Apple представила Apple Watch Series 3 с поддержкой eSIM. В октябре 2018 года Apple представила iPad Pro (3-го поколения), который стал первым iPad с поддержкой eSIM. В сентябре 2022 года Apple представила серию iPhone 14, которая стала первым iPhone, работающим исключительно с eSIM, в Соединенных Штатах.

Интегрированная SIM (iSIM)

Интегрированная SIM-карта (iSIM) – это SIM-карта, встроенная непосредственно в модемный чип или основной процессор устройства. Благодаря этому они меньше, дешевле и надежнее, чем eSIM, а также могут повысить безопасность и упростить логистику и производство компактных устройств, например, для приложений Интернета вещей (IoT). В 2021 году Deutsche Telekom представила nuSIM – "Интегрированную SIM для Интернета вещей".

Использование в стандартах мобильной связи

Использование SIM-карт обязательно в GSM-устройствах. Сети спутниковой связи Iridium, Thuraya и BGAN Inmarsat также используют SIM-карты. Иногда эти SIM-карты работают в обычных GSM-телефонах и позволяют абонентам GSM совершать роуминг в спутниковых сетях, используя свои SIM-карты в спутниковых телефонах. Японская система 2G PDC (которая была выведена из эксплуатации в 2012 году; SoftBank Mobile прекратила работу PDC с 31 марта 2010 года) также предусматривала использование SIM-карты, но она так и не была коммерчески реализована. Спецификация интерфейса между мобильным оборудованием и SIM-картой приведена в RCR STD 27, приложение 4. Экспертная группа по модулям идентификации абонентов (Subscriber Identity Module Expert Group) была комитетом специалистов, сформированным Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), для разработки спецификаций (GSM 11.11) интерфейса между смарт-картами и мобильными телефонами. В 1994 году название SIMEG было изменено на SMG9. Современные и будущие поколения сотовых сетей Японии основаны на W-CDMA (UMTS) и CDMA2000, и все они используют SIM-карты. Однако японские телефоны на базе CDMA2000 заблокированы для работы с конкретной R-UIM, с которой они связаны, поэтому карты не взаимозаменяемы между различными японскими телефонами CDMA2000 (хотя их можно использовать в телефонах GSM/WCDMA для роуминга за пределами Японии). Устройства на базе CDMA изначально не использовали съемные карты, и обслуживание этих телефонов привязано к уникальному идентификатору, хранящемуся непосредственно в устройстве. Это наиболее распространено среди операторов в Северной и Южной Америке. Первая публикация стандарта TIA 820 (также известного как 3GPP2 C.S0023) в 2000 году определила съемный модуль идентификации пользователя (R-UIM). Устройства CDMA с картами наиболее распространены в Азии. Эквивалентом SIM-карты в UMTS является универсальная интегральная схема (UICC), на которой работает приложение USIM. UICC до сих пор в разговорной речи называют SIM-картой.

SIM-карта и носители

SIM-карта открыла новую и значительную возможность для MVNO (операторов мобильных виртуальных сетей), которые арендуют емкость у одного из операторов сети, а не владеют или управляют сетью сотовой связи и предоставляют своим клиентам только SIM-карту. MVNO впервые появились в Дании, Гонконге, Финляндии и Великобритании. Сегодня они существуют более чем в 50 странах, включая большую часть Европы, Соединенные Штаты, Канаду, Мексику, Австралию и части Азии, и составляют около 10% всех абонентов мобильной связи во всем мире. В некоторых сетях мобильный телефон заблокирован на SIM-карту оператора, что означает, что телефон работает только с SIM-картами этого конкретного оператора. Это более распространено на рынках, где операторы существенно субсидируют мобильные телефоны, и бизнес-модель зависит от того, что клиент остается у поставщика услуг в течение минимального срока (обычно 12, 18 или 24 месяца). SIM-карты, выпускаемые поставщиками с привязанным контрактом, называются предложениями "SIM-карта только". Распространенными примерами являются сети GSM в США, Канаде, Австралии, Великобритании и Польше. Многие компании предлагают услугу снятия блокировки SIM-карты с телефона, что позволяет использовать телефон в любой сети, вставляя другую SIM-карту. В основном, мобильные телефоны GSM и 3G можно легко разблокировать и использовать в любой подходящей сети с любой SIM-картой. В странах, где телефоны не субсидируются, например, в Индии, Израиле и Бельгии, все телефоны разблокированы. Если телефон не заблокирован на SIM-карту, пользователи могут легко переключаться между сетями, просто заменяя SIM-карту одной сети на SIM-карту другой, используя один и тот же телефон. Это типично, например, для пользователей, которые хотят оптимизировать трафик своего оператора, используя различные тарифы для разных абонентов в разных сетях или во время международных поездок. В 2016 году операторы начали использовать концепцию автоматической реактивации SIM-карты, позволяя пользователям повторно использовать просроченные SIM-карты вместо покупки новых при повторной подписке на услуги оператора. Это особенно полезно в странах, где доминируют предоплаченные звонки и где конкуренция приводит к высокой текучести абонентов, поскольку пользователям приходилось возвращаться в магазин оператора для покупки новой SIM-карты каждый раз, когда они хотели вернуться к этому оператору.

Только SIM-карта

Обычно предлагаемый как продукт компаниями мобильной связи, "SIM-карта только" – это тип договора о юридической ответственности между оператором мобильной сети и клиентом. Сам договор оформляется как кредитное соглашение и подлежит кредитной проверке. В рамках договора "SIM-карта только" оператор мобильной сети предоставляет клиенту только один элемент оборудования – SIM-карту, которая включает в себя оговоренный объем использования сети в обмен на ежемесячную плату. Объем использования сети в рамках договора "SIM-карта только" может измеряться в минутах, текстовых сообщениях, объеме данных или любой их комбинации. Срок действия договора "SIM-карта только" варьируется в зависимости от выбранного клиентом предложения, но в Великобритании они обычно доступны на 1, 3, 6, 12 или 24 месяца. Договоры "SIM-карта только" отличаются от контрактов на мобильные телефоны тем, что включают только SIM-карту, без какого-либо другого оборудования. С точки зрения использования сети, "SIM-карта только" обычно более выгодна, чем другие контракты, поскольку оператору не нужно завышать цену, чтобы компенсировать стоимость мобильного устройства в течение срока действия договора. Короткий срок действия контракта – одна из ключевых особенностей "SIM-карты только", ставшая возможной благодаря отсутствию мобильного устройства. "SIM-карта только" стремительно набирает популярность. В 2010 году доля абонентов, оплачивающих мобильную связь ежемесячно, выросла с 41% до 49% от общего числа абонентов мобильной связи в Великобритании. По данным немецкой исследовательской компании GfK, только в июле 2012 года в Великобритании было заключено 250 000 договоров "SIM-карта только" – это самый высокий показатель с момента начала ведения статистики GfK. Рост проникновения смартфонов в сочетании с финансовыми соображениями побуждает клиентов экономить деньги, переходя на "SIM-карту только" по истечении срока действия их первоначального контракта.

Устройства с несколькими SIM-картами

Устройства с двумя SIM-картами имеют два слота для SIM-карт, позволяющие использовать две SIM-карты от одного или нескольких операторов связи. Использование нескольких SIM-карт широко распространено на развивающихся рынках, таких как Африка, Восточная Азия, Южная Азия и Юго-Восточная Азия, где переменные тарифы, покрытие сети и скорость передачи данных делают выгодным для потребителей использование нескольких SIM-карт разных операторов. Телефоны с двумя SIM-картами также удобны для разделения личного и рабочего номера телефона без необходимости носить с собой несколько устройств. Некоторые популярные модели, такие как BlackBerry KeyOne, выпускаются в версии с двумя SIM-картами; однако, устройства с двумя SIM-картами не были распространены в США и Европе из-за недостаточного спроса. Ситуация изменилась с появлением основных продуктов от Apple и Google, оснащенных либо двумя слотами для SIM-карт, либо комбинацией физического слота и eSIM. В сентябре 2018 года Apple представила iPhone XS, iPhone XS Max и iPhone XR с поддержкой Dual SIM (nano SIM и eSIM), а также Apple Watch Series 4 с Dual eSIM.

Тонкая SIM-карта

Тонкая SIM-карта (или SIM-оверлей) – это очень тонкое устройство в форме SIM-карты, толщиной около 120 микрон (1/200 дюйма). Она имеет контакты на передней и задней сторонах. Используется путем размещения поверх обычной SIM-карты. Она предоставляет собственную функциональность, при этом передавая функциональность SIM-карты, находящейся под ней. Может использоваться для обхода мобильной сети оператора и запуска пользовательских приложений, особенно на телефонах, не поддерживающих программирование. Верхняя поверхность представляет собой разъем, подключаемый к телефону вместо обычной SIM-карты, а нижняя – разъем, подключаемый к SIM-карте вместо телефона. Благодаря встроенной электронике, она может изменять сигналы в обоих направлениях, представляя телефону модифицированную SIM-карту и/или SIM-карте – модифицированный телефон. (Это похоже на принцип работы Game Genie, который подключается между игровой консолью и картриджем с игрой, создавая модифицированную версию игры). Аналогичные устройства были разработаны и для iPhone, чтобы обойти ограничения SIM-карт на моделях, заблокированных оператором. В 2014 году Equitel, MVNO, принадлежащая кенийскому Equity Bank, объявила о намерении начать выдавать тонкие SIM-карты своим клиентам, что вызвало опасения по поводу безопасности, особенно в отношении безопасности счетов мобильных денег. Однако после нескольких месяцев тестирования безопасности и слушаний в парламентском комитете по энергетике, информации и коммуникациям, Управление по коммуникациям Кении (CAK) дало банку разрешение на выпуск тонких SIM-карт.