智能卡在SIM卡手機(jī)中的主要作用

文章出處：http://m.botanicstilllife.com 作者：中國一卡通網(wǎng) 收編   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月27日

     SIM卡作為智能卡的一種，其作用依舊被限定在數(shù)據(jù)存儲和加解密處理方面。

    在移動通訊初期沒有SIM卡的概念，當(dāng)時采用的是機(jī)號一體的方式（后來對于CDMA技術(shù)而言出現(xiàn)了機(jī)卡分離和機(jī)卡一體的說法，早期還沒有SIM卡的概念，也就無從談起機(jī)卡一體），需要通過燒號（從某種意義上講，就是把手機(jī)的某個存儲區(qū)寫入指定的數(shù)據(jù)內(nèi)容）才能把號碼和手機(jī)匹配起來。國內(nèi)早期的大哥大就是這種方式，后來的小靈通也曾經(jīng)采用這樣的方式。其缺點(diǎn)就是更換手機(jī)比較繁瑣，而且因?yàn)橛袩柌僮鳎詫I機(jī)現(xiàn)象普及，手機(jī)被盜打猖獗。

    所以就需要尋找一種能夠更安全的存儲載體，來儲存這些敏感信息，并且完成一定的加解密功能。

    剛好在這個時候，智能卡技術(shù)開始成熟。所以人們很自然地希望能夠憑借智能卡來改進(jìn)原來移動通訊中的安全缺陷。于是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會ETSI，就制定了一系列的關(guān)于SIM卡的標(biāo)準(zhǔn)。詳細(xì)描述了SIM卡中需要存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式，以及SIM卡在用戶使用移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)過程中應(yīng)該發(fā)揮的作用。

    在移動網(wǎng)絡(luò)中SIM卡主要有三方面的作用：用戶身份鑒權(quán)、數(shù)據(jù)信息存儲、利用STK提供增值服務(wù)。

    從外形看SIM卡分為大卡（ID-1卡，大小和信用卡一致），以及小卡（Plug-in卡，SIM卡上被沖孔切割下來的部分）。除了早期的手機(jī)支持大卡外，目前幾乎所有的手機(jī)只支持小卡。

    GSM網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)采用的是Comp128-1/2/3算法，也就是所謂的A3A8算法。而CDMA采用的是CAVE算法，3G網(wǎng)絡(luò)采用的是MILENAGE算法。雖然具體算法存在差異，但是鑒權(quán)過程大同小異，以Comp128為例主要的鑒權(quán)流程如下： 

SIM卡鑒權(quán)流程

    其中的國際移動用戶唯一識別碼IMSI（International Mobile Subscriber Indentity）和密鑰Ki是需要安全存儲的保密數(shù)據(jù)，如果IMSI和Ki泄漏，那么這張SIM卡就算被破譯了，通常對于采用Comp128-1算法的SIM卡大約需要3-10個小時就可以通過碰撞攻擊的方式破譯，而對于Comp128-2/3算法目前還沒有什么有效的破譯手段。

    鑒權(quán)時從網(wǎng)絡(luò)端生成一個隨機(jī)數(shù)RAND，利用SIM卡中存儲的IMSI和Ki計算出鑒權(quán)結(jié)果SRES以及通話加密密鑰Kc，如果SIM卡計算的SRES和網(wǎng)絡(luò)計算的SRES相同，則鑒權(quán)成功。因?yàn)槭謾C(jī)用戶可以漫游，所以參與鑒權(quán)的主要網(wǎng)絡(luò)單元包括訪問地注冊中心VLR（Visited Location Register）、移動交換中心MSC（Mobile Switching Center）、歸屬地注冊中心HLR（Home Location Register）、鑒權(quán)中心AuC（Authentication Center）。 

    在手機(jī)開機(jī)的時候，首先要讀取SIM卡中存儲的一系列服務(wù)信息，然后進(jìn)行登網(wǎng)鑒權(quán)，如果鑒權(quán)成功則會顯示當(dāng)前運(yùn)營商的名稱，這時用戶就可以進(jìn)行正常的操作了。為了防止用戶在登網(wǎng)之后拔掉SIM卡，手機(jī)在一定時間間隔內(nèi)會發(fā)送一條查詢指令，察看目前SIM卡的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)SIM卡沒有回送正確的應(yīng)答，那么就切斷和網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，提示插入SIM卡。有些SIM卡和手機(jī)之間因?yàn)槠ヅ涞膯栴}，明明SIM卡在手機(jī)中插的好好的也會提示“插入SIM卡”，就是因?yàn)槭謾C(jī)在查詢期間沒有得到正確的SIM卡應(yīng)答。 

    下圖描述了SIM卡中存儲的主要文件內(nèi)容，其中SMS是短信息文件，ADN是電話簿文件。其他文件含義在ETSI 11.11規(guī)范中都有詳細(xì)的定義。 

SIM卡文件內(nèi)容簡圖