SIM卡基础知识

什么是SIM卡
SIM卡是（Subscriber Identification Module 客户识别模块）的缩写，也称为用户身份识别卡，移动无线终端必须装上此卡方能使用。SIM卡是整个GSM系统中唯一确认用户身份的设备，它是向网络表明用户合法身份的重要工具。

SIM卡的意义

• SIM卡是完全由运营商掌握的用户端设备，通过对SIM卡的控制，实现对终端功能的控制。
• SIM卡是手机终端功能的增强和补充，提升手机终端业务能力，降低在业务推广上的终端设备投入成本；
• SIM卡可以通过预置或OTA方式部署应用，满足日益增长的行业应用需求；

SIM卡的主要功能

1. 存储数据
   SIM卡存储的数据可分为四类：

• 固定数据。这类数据在ME（Mobile Equipment）被出售之前由SIM卡中心写入，包括国际移动用户识别号（IMSI）、鉴权密钥（KI）等；
• 临时数据。指的是网络相关的的临时数据，如位置区域识别码（LAI）、移动用户暂时识别码（TMSI）、禁止接入的公共电话网代码等；
• 业务代码，如个人识别码（PIN）、解锁码（PUK）、计费费率等；
• 电话号码、短消息等用户记录。

2. PIN码保护
   SIM卡本身是通过PIN码来保护的，PIN是一个4～8位的个人密码，只有当用户输入正确的PIN码时，SIM卡才能被启用，移动终端才能对SIM卡进行存取，也只有PIN认证通过后，用户才能上网通话。

3. 用户身份鉴权
   确认用户身份是否合法，鉴权过程是在是在网络和SIM卡之间进行的，而鉴权时间一般是在移动终端登记入网和呼叫时。鉴权开始时，网络产生一个128比特的随机数RAND，经无线电控制信道传送到移动台， SIM卡依据卡中的密钥Ki和算法A3,对接收到的RAND计算出应答信号SRES，并将结果发回网络端。而网络端在鉴权中心查明该用户的密钥Ki，用同样的RAND和算法A3算出SRES,并与收到的SRES进行比较，如一致，鉴权通过。

4. SIM卡中的保密算法及密钥
   SIM卡中最敏感的数据是保密算法A3、A8、密钥Ki、PIN、PUK和Kc。A3、A8算法是在生产SIM卡时写入的，无法读

SIM卡的类型

SIM卡类型

• mini SIM：25mm×15mm，有的文档将这种卡称为标准卡。
• micro SIM：15mm×12mm。
• nano SIM：12mm×9mm。
• 虚拟SIM：直接在手机或者其他移动设备中集成SIM卡功能，卡成为了手机芯片模块的一部分。使用虚拟SIM的设备，必定是运营商定制设备，或者设备供应商和运营商签订了协议。

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SIM卡的文件结构
SIM卡上的所有数据都是以文件的形式存放在卡片数据存储区中的，如下图，有3种文件类型：

SIM卡的文件结构

• MF(Master File)：主文件，理解为根目录。MF文件的ID为3F00
• DF(Dedicated File)：专用文件，理解为文件夹。常见的DF有：
  • DF-GSM：ID为7F20
  • DF-TELECOM：ID为7F10
  • ADF：Application DF，ID为7FFF
• EF(Elementary File)：基本文件，存储数据用的文件。基本文件又分为3类

• 透明EF：透明结构的 EF 由一个字节序列组成。简单理解为只有一条记录的文件

  
  这里写图片描述
• 线性固定EF：线性固定 EF 文件由一个记录长度固定的记录序列组成。第一个记录记录号是 1。 简单理解为记录多条记录的文件。 这里写图片描述

• 循环EF：循环文件用于以时间顺序存储的记录，当所有的记录空间都占用时，新的存储数据将覆盖最旧的信息。 如果线型固定EF的记录是一个数组的话，循环EF的记录就是一个循环链表。

  
  这里写图片描述

  注意：线性固定EF和循环EF最多只能存放255条记录
  根据上面的描述，可以看得出来，要精确的定位到一个EF文件，完整的文件路径应该是：MFID + DFID + EFID。比方说在DF-TELECOM下面的EF-SMS（保存短消息的SIM卡文件，ID为6F3C），完整路径就是“3F007F106F3C”。

常用的文件操作
在通信协议ETSI 11.11中定义了所有的操作类型，其中， 常用的有如下操作：
• SELECT：选择文件
• STATUS：查询当前目录的信息
• READ BINARY：读取透明EF内容
• UPDATE BINARY：更新透明EF内容
• READ RECORD：读取线性固定EF或者循环EF的记录
• UPDATE RECORD：更新线性固定EF或者循环EF的记录

PIN/PUK系列的命令
• VERIFY CHV：验证PIN码
• CHANGE CHV：修改PIN码
• DISABLE CHV：关闭PIN码验证
• ENABLE CHV：打开PIN码验证
• UNBLOCK CHV：解锁

STK相关的命令
• TERMINAL PROFILE：告知SIM卡手机对STK的支持能力。初始化SIM卡的过程中发给SIM卡。
• FETCH：手机从SIM卡获取命令
• TERMINAL RESPONSE：手机返回SIM卡执行主动式命令的结果
• ENVELOPE：手机发送数据或者事件给SIM卡。