Информация

Карта сайта

Эволюция arrow История вещей arrow Коммуникации, связь arrow История SIM-карты
2008-08-26 14:22:14
История SIM-карты
Печать E-mail
(2 голосов)

Самый распространенный микрокомпьютер

Удивить микрокомпьютером сегодня кого-нибудь уже непросто - они окружают людей повсеместно. И это уже не только разнообразные "наладонники" - PDA или калькуляторы, но и многочисленные микроконтроллеры средств автоматики, вовсю проникающие уже и в обычную бытовую технику.

Но все эти устройства, выпускаемые большим числом фирм, имеют разную архитектуру и параметры. А вот наиболее распространенной моделью является изделие, большинство из пользователей которых даже и не подозревают, что это микрокомпьютер.

Находится он в SIM-картах, используемых в сотовых телефонах стандарта GSM, а число владельцев таких телефонов на нашей планете уже приближается к миллиарду человек!

Возникновение SIM-карт

SIM-карты являются неотъемлемыми частями сотовых телефонов GSM, однако телефоны многих других стандартов вполне обходятся без них. Зачем же они потребовались?

Для того чтобы мобильный телефон мог обслуживаться в какой-либо сотовой сети, он должен быть для нее "своим" и иметь индивидуальное "имя", по которому сеть будет к нему обращаться. "Своим" в сотовой сети телефон становился путем "прописки" - регистрации его "имени" в абонентской базе системы.

А вот в качестве "имен" телефонов, начиная с самых первых систем сотовой связи, служили специальные индексы, в качестве которых, обычно, использовались уникальные заводские номера аппаратов и их электронные аналоги - Electronic Serial Number (ESN). Именно этот номер мобильный телефон автоматически и сообщал сотовой сети при обращении к ней для выполнения звонка. Аналогично и вызов на телефон со стороны сети передавался по его ESN. Но вот здесь и возникли проблемы.

Все было предельно просто, когда, например, компания Ericsson создавала первую сотовую сеть стандарта NMT-450 в Саудовской Аравии. Она поставляла все оборудование - от коммутатора сотовой сети до мобильных телефонов, номера которых, естественно, могли задаваться в любой удобной форме и, кроме того, - были известны еще при производстве. Поэтому все операции по их "прописке" в сети могли быть выполнены даже прямо на заводе. Но дальше ситуация усложнилась.

Число производителей сотовых телефонов стало непрерывно расти, и у всех из них использовались свои собственные буквенно-цифровые системы обозначения заводских номеров аппаратов. Такой разнобой исключал возможность их простой и единообразной записи в базе.

Кроме этого, для предотвращения ошибок при регистрации номеров телефонов, целесообразно максимальное исключение из этого процесса людей, а также устранение всех видов помех, что лучше всего достигается при непосредственном подключении телефона к оборудованию сети.

Другими словами, для "прописки" телефона его всегда надо было привозить к сотовому оператору. Честно говоря, проблема с различием в системах обозначений заводских номеров телефонов разных производителей для современного оборудования не очень существенна и при большом желании могла бы быть решена путем записи в телефоны каких-либо других номеров, обеспечивающих их однозначную регистрацию в абонентской базе сотовой сети.

Но это не исключало необходимость непосредственного "контактирования" телефона с оборудованием сети при его прописке. Таким образом, при любой замене телефона абоненту обязательно надо было ехать с ним в отдел обслуживания сотовой компании.

Впервые задача устранения этого требования была поставлена в начале 90-х годов двадцатого века перед разработчиками только еще создававшегося тогда нового "общеевропейского" цифрового стандарта сотовой связи - GSM. Вот именно ими и было предложено разделить функции идентификации оборудования и абонентов.

Для идентификации телефонов в стандарте GSM используется специальный 15-значный уникальный номер Международного Идентификатора Мобильного Оборудования - International Mobile Equipment Identifier (IMEI), присваиваемый каждому аппарату при производстве (он также пишется на упаковочной коробке и на самом телефоне - под аккумулятором) и сообщаемый им сотовой сети при начале обмена.

Параметры же абонента были вынесены в специальный сменный модуль - Subscriber Identity Module (SIM), вставляемый в телефон.

По замыслу разработчиков стандарта GSM, код оборудования IMEI используется лишь для проверки "легальности" телефонов - сотовая сеть отказывает в обслуживании "незаконным" (например, украденным) аппаратам, чьи номера значатся в специальном "стоп листе" (если быть более точным, то существуют даже три списка - "черный", "серый" и "белый", но сути дела это не меняет).

Так как обмен номерами всех "подозрительных" телефонов может производиться непосредственно между сотовыми сетями, то для разрешения обслуживания легальных телефонов нет необходимости в какой-либо их регистрации в сети, и абонент может самостоятельно менять телефоны по своему усмотрению.

Кроме этого, надо отметить, что и сама проверка кода IMEI в сетях GSM не является обязательной и поддерживается далеко не всеми компаниями. Именно в результате этого обстоятельства в мире и существует подпольный рынок торговли ворованными телефонами GSM.

Однако именно размах такой торговли привел к возникновению определенных сдвигов в данном направлении и, возможно, вскоре обмен кодами IMEI "потерянных" сотовых телефонов между сетями будет полностью отлажен, и проверки легальности телефонов станут выполняться повсеместно.

Ну а что касается SIM-карт, то они содержат все данные, необходимые для однозначной идентификации самого абонента. При этом SIM-карты могут программироваться заранее, а потом, продаваться в виде полностью готового товара в любой торговой точке. Купивший ее пользователь может самостоятельно, как вставить ее в свой сотовый телефон, так и переставить в любой другой. Во всех этих случаях его визит в сотовую компанию для проведения каких-либо технических манипуляций с телефоном или SIM-картой - совершенно не нужен.

Типы и возможности SIM-карт

В принципе, SIM-карта могла бы быть сделана предельно простой и содержать только идентификационный номер абонента. Но ее создатели пошли другим путем и сразу реализовали в ней функции, связанные не только с идентификацией абонента, но и с проверкой подлинности карты (аутентификацией) и шифрацией переговоров.

Другими словами, весь комплект функций, выполняемых в других стандартах непосредственно телефоном, в GSM поделен между самим аппаратом и SIM-картой. Все чисто "связные" операции (прием и передача сигналов, их модуляция и детектирование, воспроизведение звуков и отображение символов на дисплее и т. п.) выполняются в телефоне, а все, что касается персональных данных - реализуется в SIM-карте.

В результате такого подхода совершенно исправный телефон GSM самостоятельно (без SIM-карты) обеспечивает возможность выполнения только лишь звонков "SOS" (обычно по международному коду 112) в аварийные службы: полиция, пожарные, медицинская помощь и т. п. - это требование было изначально заложено в стандарт.

С другой стороны, необходимость выполнения в SIM-карте операций по обработке информации привела к реализации ее по принципу специализированного вычислителя, работающего под управлением своей операционной системы и содержащего все основные элементы микро-ЭВМ: 8-разрядный процессор, узлы ввода и вывода информации, а также постоянную (ROM), оперативную (RAM) и перепрограммируемую (EEPROM) память. Именно в энергонезависимой, но изменяемой памяти EEPROM (в современных SIM-картах она имеет емкость до 64 кбайт), и размещается вся прикладная информация - как пользовательская, так и служебная.

По своей вычислительной мощности SIM-карты вполне сопоставимы с первыми персональными компьютерами восьмидесятых годов прошлого века и достижения современной микроэлектроники позволяют постоянно увеличивать их возможности.

В результате этого, в SIM-картах стали реализовываться и многие другие функции: записные книжки, емкостью до 100 и более телефонных номеров с именами, списки последних сделанных и принятых вызовов и т. п.

Поистине революционные изменения в любом телефоне, поддерживающем фазу развития стандарта GSM 2+ (сюда попадают практически все модели, выпуска после 1998 г.) совершает созданная несколько лет тому назад технология SIM Application Toolkit (STK).

Она базируется на широком использовании для обмена информацией SMS-сообщений и представляет собой специальные программные приложения, записываемые на SIM-карте в виде наборов исполняемых процедур и команд. Под управлением таких программ телефон становится способен автоматически выполнять различные последовательности действий. Это может быть звонок по определенному номеру, отправка короткого сообщения по определенному номеру и с определенным содержанием, отправка электронной почты или факса и т. п.

Все эти процедуры, естественно, могут выполняться и вручную, но автоматизация процесса существенно упрощает и ускоряет пользование такими услугами. В их число могут входить: доступ к информационно-справочным службам (прогноз погоды, курс обмена валют, последние новости, обстановка на дорогах и т. п.), управление подключением и отключением используемых услуг сотовой сети, доступ в Интернет, оплата различных услуг с мобильного телефона, игры и т. д.

С позиций пользователя, новая технология проявляется в том, что на дисплее телефона с установленной STK-картой, помимо стандартного для данного аппарата набора пунктов меню, появляется еще один пункт - SIM-меню (или SIM Service), содержащий перечень дополнительных возможностей. Их набор определяется оператором мобильной сети GSM и может изменяться (даже оперативно!) без необходимости замены телефона или SIM-карты.

Процесс пользования такими услугами проходит приблизительно в следующем порядке. В зависимости от выбираемых абонентом видов дополнительного сервиса с помощью SIM-карты, поддерживающей технологию STK, автоматически формируются и отправляются соответствующие SMS-запросы. Вся необходимая информация о результатах проведенных операций возвращается на телефон абонента также в виде SMS.

STK-карты, емкостью 32-64 кбит, например, оснащаются даже специальным SIM-браузером, обеспечивающим доступ в Интернет с мобильного телефона без необходимости устанавливать дорогостоящее диал-ап соединение.

Информация при этом также передается посредством SMS, что позволяет просматривать не только WAP-страницы, но и не очень сложные страницы HTML. В нашей стране телефоны с STK-картами могут использоваться уже в ряде сотовых сетей ("Би Лайн", "МегаФон", "Мобильные ТелеСистемы", "Сибирские Сотовые Системы-900").

Другими словами, современная SIM-карта - это многофункциональное и высокотехнологичное устройство, но проблемы могут быть и с ней.

Надежность SIM-карт

Чисто технически, SIM-карты представляют собой адаптированную под нужды мобильной связи разновидность чиповых смарт-карт, параметры которых задаются группой международных стандартов ISO 7816.

Подобные карты изначально ориентировались на использование в платежных системах и поэтому, еще на этапе разработки, особое внимание было уделено надежности их работы в самых разных условиях, достаточной механической прочности и высокой стойкости к электрическим напряжениям, магнитным полям и другим воздействиям. В связи с этим, SIM-карты редко выходят из строя, и если вдруг телефон отказывается работать с картой, то надо, прежде всего, выяснить, что же телефону "не нравится".

Причины здесь могут быть разные, и о них телефон всегда выдает соответствующее сообщение на дисплее. Так, например, если SIM-карта заблокирована специальным кодом персонального идентификатора абонента - Personal Identification Number - PIN (защищает телефон от несанкционированного использования посторонними людьми), то на экране телефона и появится сообщение типа "Введите PIN-код".

При изготовлении данный код (4-8 знаков) для каждой SIM-карты устанавливается индивидуально и выдается пользователю вместе с картой (хотя иногда он задается производителями и одинаковым сразу для целых групп карт и при этом даже предельно простым: "0000"). PIN-код вводится прямо с клавиатуры телефона, при этом, если Вы ошиблись в наборе кода, то его можно повторить, но не более 3 раз.

В случае если все 3 раза PIN-код был введен неправильно, SIM-карта переходит в состояние временной блокировки и теперь уже требует ввести 8-значный код персонального ключа разблокировки - Personal Unblocking Key (PUK), который также выдается пользователю при продаже карты. Вводить его надо внимательно, т. к. после десяти ошибочных попыток ввода PUK-кода SIM-карта блокируется полностью и требуется ее замена, о чем и появляется сообщение на экране телефона с рекомендацией обратиться к сотовому оператору.

Если же снятие блокировок прошло успешно, то значение PIN-кода может быть в любой момент изменено самим пользователем. Ключ же PUK - напротив, изменению не подлежит.

Кроме кодов PIN и PUK существует также аналогичная пара кодов PIN2 и PUK2 (тоже содержится в документации на SIM-карту, получаемую пользователем), служащих для управления доступом к некоторым функциям (запрет входящих и исходящих вызовов, обнуление счетчика длительности и стоимости разговоров и др.). Неправильно набранный три раза код PIN2 блокирует управление этими функциями и для их разблокировки требуется ввести PUK2-код. Коды PIN и PIN2, а также PUK и PUK2 не следует путать - они имеют разные значения и выполняют разные функции.

Совсем по другой причине при включении телефона может появиться надпись "Вставьте SIM-карту". Если ее в телефоне нет, то тут ясно, что надо делать, а вот если карта установлена, то такое сообщение означает, что телефон ее "не видит".

Чаще всего причиной этого может быть тривиальный плохой контакт между картой и телефоном. Действия здесь могут быть следующими. Прежде всего, надо попробовать вынуть SIM-карту и поставить ее на место еще раз. Если после этого телефон не начал работать, то можно попытаться промыть контакты на SIM-карте и в разъеме телефона этиловым спиртом или специальной чистящей жидкостью и легонько протереть салфеткой из мягкой не ворсистой ткани.

Применять какие-либо более "сильные" средства вроде чернильной резинки или наждачной бумаги не следует. Дело в том, что контакты на SIM-карте и в телефоне - позолочены, что исключает их окисление. Повреждение же этого тонкого золотого покрытия неминуемо приведет к последующему ухудшению контактов.

Также не следует, и стараться прикладывать большие усилия к SIM-карте, пытаясь поплотнее прижать ее к контактам, т. к. в итоге можно повредить ее, ведь, по сути, она представляет собой бескорпусную микросхему на пластиковой или керамической подложке.

Если же сомнения в плотности соприкосновения контактов действительно имеются, то вполне удовлетворительный результат иногда может дать просто небольшой листок бумаги, сложенный в несколько раз и положенный сверху SIM-карты так, чтобы он поджимал ее при подсоединении аккумулятора.

Если все описанные действия не дали результатов, то остается попытаться проверить работу телефона с другой SIM-картой, а эту карту - с другим телефоном. Возможно, таким способом удастся выявить "виновного".

Однако известны и случаи "не совместимости" некоторых типов SIM-карт с отдельными моделями телефонов.

При этом в других сочетаниях и карты и телефоны работают нормально. Причиной этого может быть некоторый (допустимый стандартом!) разброс параметров сигналов, которыми обмениваются телефон и карта в процессе совместной работы. Проявляться такой эффект может, например, только при определенных условиях: по мере разряда аккумулятора, в жару или на морозе и т. п. Другой причиной подобной проблемы может быть несоответствие рабочих напряжений.

Все ранние версии SIM-карт были рассчитаны на рабочее напряжение (поступающее с телефона) величиной 5,5 В, а современные карты обычно работают с напряжением 3,3 В. Несоответствие рабочих напряжений не приводит к выходу из строя телефона или карты, но может быть причиной их неудовлетворительного взаимодействия.

С организационных и юридических позиций наиболее успешное решение этой технической проблемы возможно только в случае, если телефон приобретался вместе с SIM-картой. В этом случае можно говорить о неработоспособности комплекта. В других случаях - задача сложнее, так как каждое из устройств, в принципе, работает.

Единственным выходом здесь может быть только проверка телефона прямо в процессе его приобретения с той картой, с которой его планируется использовать.

Особый вопрос составляют так называемые "лоченые" телефоны, в которых установлена блокировка SP lock (SIM-lock), разрешающая работу телефона только в конкретной сотовой сети. Ее целью является "привязывание" абонента, т. е. создание ситуации, при которой человек, купивший телефон у определенного оператора, не имел бы возможности перейти с этим телефоном в другую GSM сеть.

Технически данный метод защиты реализуется программно и может быть осуществлен различными способами, но суть его заключается в следующем.

Оператор заказывает у производителя партию телефонов, на которые в процессе изготовления устанавливается специальная версия программного обеспечения, содержащая защиту на основе уникальной совокупности кодов оператора (NCC) и страны расположения сети (MCC). Так как эти же коды содержит и SIM-карта, то при каждом включении телефон сверяет эти коды. Если они совпали, то телефон работает нормально, если нет, - на экране появляется соответствующая надпись.

В случае необходимости данный вид защиты может быть снят путем ввода прямо с клавиатуры телефонов специальных кодов разблокирования SIM-lock, обычно поставляемых производителем вместе с партией телефонов. Другим способом отключения блокировки (т. к. никаких аппаратных изменений в телефоне для ее ввода не производилось) является замена программного обеспечения.

Операция не очень сложная и вполне может быть выполнена и кустарными методами.

Строго говоря, если вновь установленное программное обеспечение вполне корректно, то и телефон будет работать без ошибок. Если же это требование не соблюдено, то в работе телефона могут наблюдаться самые различные отклонения: периодически такой аппарат будет пытаться снова зарегистрироваться в сети, будут блокироваться исходящие вызовы, окажутся недоступными некоторые разделы меню и т. п.

Особый вопрос составляет стойкость SIM-карт против взлома. Именно для противодействия подобным попыткам, вся служебная часть перепрограммируемой памяти SIM-карты, где хранится специальный международный идентификационный номер абонента мобильной связи (International Mobile Subscriber Identity - IMSI), его индивидуальный шифровальный ключ (Ki) и программа криптографического алгоритма (A3), построена так, что информация из нее доступна только внутреннему процессору SIM-карты и никаким способом не может быть считана извне.

Благодаря таким мерам "взлом" SIM-карты возможен только методом прямого подбора необходимых номеров, что достижимо лишь в случаях, когда карта на длительное время попадает в руки злоумышленников.

Но даже и против таких действий во всех новых картах имеется специальная защита, основанная на ограничении общего числа допустимых обращений к карте, после достижения которого она блокируется и перестает работать.

Это число задается достаточно большим, чтобы не проявляться при нормальном использовании SIM-карты в телефоне в течение всего реального времени "жизни" этих изделий. Однако установленное ограничение существенно меньше числа обращений, обычно требующихся для подбора номеров при взломе карты. Другими словами, SIM-карта достаточно надежно защищает абонента от различных попыток незаконного пользования связью за его счет.

Однако изворотливость злоумышленников не знает пределов, и довольно оригинальный метод быстрого взлома SIM-карт тоже был найден. Предельно кратко его суть заключается в том, что при обращении к SIM-карте активность внутреннего процессора, а, следовательно, и ток, потребляемый им через соответствующие контакты карты от внешнего источника питания, оказываются различными в случаях, когда задаваемый код полностью не соответствует требуемому или частично совпадает с ним.

Таким образом, контролируя ток, потребляемый SIM-картой в процессе работы, ее взлом методом подбора номеров оказывается возможным выполнить значительно быстрее.

Другими словами, общим советом всем владельцам SIM-карт может быть только рекомендация не давать их посторонним людям, например, вместе с телефоном при его ремонте, техническом обслуживании или во временное пользование. Данный совет, наверное, следует считать справедливым и для других типов смарт-карт с процессором - банковских, управления доступом и т. п.

Перспективы развития SIM-карт

Первоначально SIM-карты выпускались "большого" формата - в размерах стандартной пластиковой карточки. Делалось это с целью обеспечить возможность универсального использования SIM-карт, как в сотовых телефонах, так и в обычных стационарных таксофонах, что и было реализовано в некоторых европейских странах.

Однако жизнь показала нецелесообразность такой универсальности SIM-карт, тем более что само развитие сотовой связи в некоторых местах стало приводить даже к отмиранию таксофонных сетей. По этой причине во всех современных моделях сотовых телефонов используются SIM-карты только "мини-формата".

Среди других систем, карты, подобные SIM-картам стандарта GSM, используются в телефонах мобильной спутниковой связи ("Инмарсат мини-М", "Иридиум", "Глобалстар" "Турайя") и в терминалах сетей высокоскоростного беспроводного доступа по технологии Wi-Fi. Разработки аналогичных карт имеются и для стандартов cdmaOne (IS-95) и CDMA2000 - R-UIM-карты (Removable User Identity Module - съемный модуль идентификации пользователя).

И это не удивительно - идея выделения всех персональных настроек и данных абонента из сотового телефона на отдельную сменную карту с микрокомпьютером уже уверенно доказала свою целесообразность.

Скорее всего, универсальные карты, наподобие современных SIM, в будущем станут принадлежностью самых разных мобильных устройств связи, и не только.

http://sviazist.nnov.ru

 
Этот день в истории
21 августа
1754родился Уильям Мердок (англ. William Murdoch) (ум. 1839), английский изобретатель, первым применивший газ для освещения
1789родился Огюстен Луи Коши (англ. Augustin Louis Cauchy), великий французский математик, один из основоположников теории аналитических функций (ум. 1857).
1841Джон Хэмптон (John Hampton) запатентовал подъёмные жалюзи
        cм. по теме: История появления жалюзи »
1902Основан «Кадиллак», отделение концерна «Дженерал Моторс» по выпуску легковых автомобилей класса «люкс». Звучное название дано в память об Антуане да Ла Мотт Кадиллаке (Laumet de La Mothe, Sieur de Cadillac), основателе города Детройта
1932В Венеции состоялся первый международный кинофестиваль
        cм. по теме: История кинематографа »
1956Под руководством С. Королёва в СССР пущена первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета P-7
1965В английском футболе впервые разрешены замены в ходе матча (первым игроком, вышедшим на замену стал Кейт Пикок)
1981Учёные впервые сообщили об угрозе глобального потепления на Земле
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи