一、SIM卡是什么

SIM卡是（Subscriber Identity Module客戶識別模塊）的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識別卡，GSM數字移動電話機必須裝上此卡方能使用。它在一電腦芯片上存儲了數字移動電話客戶的信息，加密的密鑰以及用戶的電話簿等內容，可供GSM網絡客戶身份進行鑒別，并對客戶通話時的語音信息進行加密。

SIM卡(ka)主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于GSM系(xi)統(tong)，但(dan)(dan)是兼(jian)容的(de)(de)(de)模塊(kuai)也(ye)(ye)用(yong)(yong)(yong)于UMTS的(de)(de)(de)UE（USIM）和IDEN電話。有人把CDMA2000和cdmaOne的(de)(de)(de)RUIM卡(ka)和UIM卡(ka)，也(ye)(ye)稱作SIM卡(ka)，雖然兩者作用(yong)(yong)(yong)類似，并遵守了一(yi)樣的(de)(de)(de)所(suo)有機(ji)械、電氣(qi)標準(zhun)(zhun)和部分軟件標準(zhun)(zhun)，但(dan)(dan)是上(shang)(shang)層應用(yong)(yong)(yong)并不一(yi)定兼(jian)容。SIM由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O電路組(zu)成。用(yong)(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)(yong)SIM時，實際上(shang)(shang)是手機(ji)向SIM卡(ka)發(fa)出命令，SIM卡(ka)應該根據標準(zhun)(zhun)規范來執行或者拒絕；SIM卡(ka)并不是單(dan)純(chun)的(de)(de)(de)信息存儲器。

SIM卡(ka)(ka)在(zai)(zai)GSM系統(tong)中(zhong)的(de)(de)應用(yong)，使卡(ka)(ka)和手(shou)(shou)機(ji)分離，SIM卡(ka)(ka)唯一(yi)(yi)標(biao)識一(yi)(yi)個客戶。一(yi)(yi)張SIM卡(ka)(ka)可以插入任何一(yi)(yi)部GSM手(shou)(shou)機(ji)中(zhong)使用(yong)，而使用(yong)手(shou)(shou)機(ji)所產生的(de)(de)通信費則自己記(ji)錄(lu)在(zai)(zai)該(gai)SIM卡(ka)(ka)所唯一(yi)(yi)標(biao)識的(de)(de)客戶帳上。SIM卡(ka)(ka)容量(liang)有8K、16K、32K、64K，其中(zhong)512k以上的(de)(de)大容量(liang)的(de)(de)SIM卡(ka)(ka)統(tong)稱為STK卡(ka)(ka)。

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二、SIM卡內部物理結構

現在(zai)SIM卡擁有四種的(de)物理結構，最早的(de)版(ban)本的(de)尺寸是與標準信用卡相(xiang)同（85×54×0.78毫(hao)米），觸點則符合ISO 7816對ID-1型(xing)IC卡的(de)規定。

由于手機小(xiao)型化，目前的SIM卡，又(you)稱“Mini SIM”，一(yi)般裁(cai)剪(jian)為(wei)25x15毫米的插(cha)入式。發售時一(yi)般嵌在(zai)一(yi)個(ge)ID-1型卡中(zhong)，使用前沿著預制切口取下。

2010年，歐洲電信標準(zhun)協會（European Telecommunications Standards Institute）再從(cong)Mini SIM發展出縮小為15x12毫米的“Micro SIM”卡，Micro SIM卡首(shou)次使用在蘋(pin)果公司所(suo)推出的iPad及iPhone 4，后續iPhone 4S、iPad 2等眾多(duo)智能手機都(dou)有采用。

2011年(nian)，蘋(pin)果公司提出“Nano SIM”卡(ka)（8.8x12.3毫米）標準(zhun)，經過2012年(nian)的一番競爭，該標準(zhun)被(bei)歐盟采納為4FF標準(zhun)。“Nano SIM”卡(ka)最早被(bei)應用在iPhone 5與iPad mini。

三、SIM卡原理

SIM卡實際是裝有微處(chu)理器的(de)(de)芯片卡，在這里面存(cun)儲(chu)了數(shu)字移(yi)動電話(hua)客(ke)戶(hu)的(de)(de)信息，加密(mi)的(de)(de)密(mi)鑰以及(ji)用(yong)戶(hu)的(de)(de)電話(hua)簿等內(nei)容，可(ke)供GSM網絡客(ke)戶(hu)身份進行(xing)鑒別，并對客(ke)戶(hu)通話(hua)時的(de)(de)語音信息進行(xing)加密(mi)。

它(ta)的(de)(de)內部有5個模(mo)塊(kuai)(kuai)，并且每個模(mo)塊(kuai)(kuai)都對應一個功能(neng)：微處(chu)理器(qi)CPU（8位）、程序存儲器(qi)ROM（3～8kbit）、工作存儲器(qi)RAM（6～16kbit）數(shu)據(ju)存儲器(qi)EEPROM（128～256kbit）和串行(xing)通(tong)信單元。這5個模(mo)塊(kuai)(kuai)被膠封(feng)在(zai)SIM卡(ka)銅制接(jie)口(kou)后(hou)與普(pu)通(tong)IC卡(ka)封(feng)裝方式相同。這5個模(mo)塊(kuai)(kuai)必須集成(cheng)在(zai)一塊(kuai)(kuai)集成(cheng)電(dian)路中(zhong)，否則其安全性會受(shou)到(dao)威脅，因(yin)為芯片間的(de)(de)連線可(ke)能(neng)成(cheng)為非法(fa)存取(qu)和盜用SIM卡(ka)的(de)(de)重(zhong)要線索。

SIM卡的供電(dian)(dian)(dian)分為5V（1998年前發行）、5V與3V兼(jian)容、3V、1.8V等，現在(zai)的Micro SIM與Nano SIM卡均是1.8V，要求(qiu)手機(ji)產生的SIM卡供電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)與該SIM卡所(suo)需(xu)的電(dian)(dian)(dian)壓(ya)相匹配。SIM卡插入手機(ji)后，電(dian)(dian)(dian)源端(duan)口提供電(dian)(dian)(dian)源給(gei)SIM卡內各(ge)模(mo)塊。

SIM卡在與手機連接時，最少需要5個連接線：電源(Vcc)、時鐘(CLK)、數據I/O口(Data)、復位(RST)、接地端(GND)，如下(xia)圖：

四、SIM卡保存的數據

（1）由SIM卡(ka)生產(chan)廠商(shang)存入的系統原(yuan)始數據。

（2）由GSM網絡(luo)運營(ying)部門或(huo)者(zhe)其他經營(ying)部門在將卡發放給用戶(hu)時注入的網絡(luo)參數和用戶(hu)數據(ju)。包括鑒權和加(jia)密信息Ki（Kc算法(fa)輸(shu)入參數之(zhi)一：密匙(chi)號(hao)）；國際移(yi)動用戶(hu)號(hao)（IMSI）；A3：IMSI認證算法(fa)；A5：加(jia)密密匙(chi)生成(cheng)算法(fa)；A8：密匙(chi)（Kc）生成(cheng)前，用戶(hu)密匙(chi)（Kc）生成(cheng)算法(fa)。

（3）由用(yong)戶自己存入的數據。比(bi)如，短消息(xi)、固定(ding)撥號，縮位撥號，性能參數，話費(fei)記(ji)數等(deng)。

（4）用(yong)戶在用(yong)卡過程中自動存入和更新的網絡(luo)接續(xu)和用(yong)戶信息(xi)類數據。包括最近一次(ci)位置(zhi)登記時的手機所在位置(zhi)區識別號(hao)（LAI），設(she)置(zhi)的周期(qi)性位置(zhi)更新間隔時間，臨時移動用(yong)戶號(hao)（TMSI）等(deng)。

這(zhe)些(xie)數(shu)(shu)據(ju)(ju)都存放在各(ge)自的(de)(de)目(mu)錄項(xiang)內，第(di)一類數(shu)(shu)據(ju)(ju)放在根(gen)目(mu)錄，當電源開啟后首先(xian)進(jin)入根(gen)目(mu)錄，再根(gen)據(ju)(ju)指(zhi)令進(jin)入相(xiang)關的(de)(de)子(zi)目(mu)錄，每(mei)種目(mu)錄極其內部(bu)的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)域均有(you)各(ge)自的(de)(de)識別碼保護，只有(you)經過核對(dui)(dui)判別以(yi)后才能(neng)對(dui)(dui)數(shu)(shu)據(ju)(ju)域中(zhong)的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)進(jin)行查詢，讀出和更(geng)新。上面第(di)一類數(shu)(shu)據(ju)(ju)通常屬(shu)永久性(xing)的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，由(you)SIM卡(ka)生產廠商(shang)注入以(yi)后無法更(geng)改，第(di)二類數(shu)(shu)據(ju)(ju)只有(you)網絡運(yun)行部(bu)門(men)的(de)(de)專門(men)機(ji)(ji)構才允許查閱和更(geng)新，再第(di)三、四類數(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)的(de)(de)大(da)部(bu)分允許用戶利用任何手機(ji)(ji)對(dui)(dui)其進(jin)行讀/寫操(cao)作。

五、GSM網絡登錄原理

對于一(yi)個用戶號(hao)碼來說，IMSI和KI碼是唯(wei)一(yi)的(de)(de)。TMSI是隨時(shi)變動的(de)(de)。但IMSI很用以被復制。KI碼需要攻擊算(suan)號(hao)才出來。TMSI是電信服(fu)務商發給的(de)(de)。

1、手機開機后會從SIM卡中讀取IMSI(15個數字)和TMSI(4字節)；

2、手機(ji)登錄網(wang)絡時，將會IMSI或TMSI發給網(wang)絡；

3、網絡判斷到該IMSI或TMSI有效，要生(sheng)成一個(ge)128bit的RAND，然后(hou)發給手機；

4、手(shou)機(ji)收(shou)到RAND后(hou)，將RAND發(fa)給SIM卡(ka)；

5、SIM以里面的KI為密鑰對RAND進行A3A8運算，生(sheng)成(SRES+Kc)；

6、手(shou)機讀取(SRES+Kc)(32bit+64bit)，并將SRES發給(gei)網絡；

7、網絡自己進行一次A3A8運算，如果結果與(yu)手機返回的SRES相同，則認為該(gai)用戶(hu)合法(fa)。

熟知這(zhe)個(ge)(ge)原(yuan)理之后(hou)，一(yi)(yi)些有鎖(suo)手(shou)機的(de)卡(ka)貼(tie)、寫卡(ka)解卡(ka)等(deng)手(shou)段的(de)解鎖(suo)均是從這(zhe)幾個(ge)(ge)步驟(zou)發(fa)展而(er)來。以有鎖(suo)at&t合(he)約iPhone為(wei)例，需要登(deng)陸(lu)中國(guo)(guo)移(yi)動網(wang)絡。iPhone是利用(yong)要at&t卡(ka)的(de)IMSI在中國(guo)(guo)移(yi)動的(de)網(wang)絡里取得進網(wang)許(xu)可，首先利用(yong)卡(ka)貼(tie)或者(zhe)寫卡(ka)解卡(ka)等(deng)手(shou)段寫進at&t的(de)IMSI碼，向中國(guo)(guo)移(yi)動發(fa)送此IMSI碼，此時中國(guo)(guo)移(yi)動認為(wei)這(zhe)個(ge)(ge)卡(ka)是at&t國(guo)(guo)際漫游(you)過來的(de)，就(jiu)分配(pei)給他一(yi)(yi)個(ge)(ge)TMSI（臨時的(de)IMSI），此時TMSI與(yu)IMSI配(pei)合(he)登(deng)錄個(ge)(ge)人帳戶(hu)系(xi)統的(de)時候中國(guo)(guo)移(yi)動發(fa)現他是國(guo)(guo)內的(de)用(yong)戶(hu)，繼而(er)開放權限，按照正常帳戶(hu)處理了。

當然(ran)這只是(shi)(shi)最簡(jian)單的(de)解鎖(suo)方法，其中卡貼是(shi)(shi)比(bi)較簡(jian)單的(de)解鎖(suo)方式(shi)，但是(shi)(shi)有可能(neng)(neng)存在(zai)信號(hao)與(yu)穩定問題，而寫卡解卡能(neng)(neng)夠(gou)比(bi)較好解鎖(suo)手機(ji)，但是(shi)(shi)其破解過程，當中的(de)KI碼攻克是(shi)(shi)比(bi)較困難的(de)事情，只有獲取了(le)KI碼，才(cai)有可能(neng)(neng)獲取內部的(de)IMSI碼，加(jia)上隨著(zhu)加(jia)密技術的(de)不斷發展，現在(zai)有很(hen)大一部分的(de)新SIM卡均很(hen)難進(jin)行破解寫卡。

六、SIM卡常見故障

1、每當手機打開(kai)時(shi)，手機都要(yao)與(yu)SIM卡(ka)(ka)(ka)進(jin)行數(shu)據交流(liu)。沒(mei)插(cha)卡(ka)(ka)(ka)時(shi)，這些信(xin)號(hao)是不(bu)會送出(chu)的(de)。當手機插(cha)入SIM卡(ka)(ka)(ka)后(hou)無任何反應或插(cha)入SIM卡(ka)(ka)(ka)顯(xian)示出(chu)錯時(shi)，這可能是因為SIM卡(ka)(ka)(ka)開(kai)關不(bu)良或接觸(chu)不(bu)良或使用廢(fei)卡(ka)(ka)(ka)產生的(de)。如(ru)果換(huan)新卡(ka)(ka)(ka)后(hou)故(gu)障仍然存在，那么故(gu)障一般發(fa)生在SIM卡(ka)(ka)(ka)供(gong)電部分。在SIM卡(ka)(ka)(ka)插(cha)座的(de)供(gong)電端(duan)、時(shi)鐘端(duan)、數(shu)據端(duan)，開(kai)機瞬間可用示波器觀察(cha)到讀卡(ka)(ka)(ka)信(xin)號(hao)，如(ru)無此(ci)信(xin)號(hao)，應為SIM卡(ka)(ka)(ka)供(gong)電開(kai)關周(zhou)邊電阻電容元件與(yu)卡(ka)(ka)(ka)脫焊(han)問題。

2、如SIM卡(ka)在(zai)一部手機(ji)上(shang)可用(yong)(yong)，在(zai)另一部手機(ji)上(shang)不能(neng)用(yong)(yong)，可能(neng)是在(zai)手機(ji)中已經設置了(le)“網(wang)絡(luo)限(xian)制”和“用(yong)(yong)戶限(xian)制”功能(neng)。這可以通過(guo)16位網(wang)絡(luo)控制碼(ma)（NCK）或用(yong)(yong)戶控制碼(ma)（SPCK）啟動該手機(ji)的(de)限(xian)制功能(neng)，這需要網(wang)絡(luo)運營商(shang)解決。另外，這種故障也可能(neng)是SIM卡(ka)供電偏低或接觸不良造(zao)成的(de)。

3、一(yi)般SIM卡(ka)(ka)(ka)的檢(jian)測需(xu)要再初始開機(ji)(ji)(ji)(ji)時執(zhi)行，當(dang)開機(ji)(ji)(ji)(ji)檢(jian)測不(bu)到SIM卡(ka)(ka)(ka)存在時，將提(ti)示(shi)“插(cha)入(ru)SIM卡(ka)(ka)(ka)”；如果檢(jian)測SIM卡(ka)(ka)(ka)已存在，但機(ji)(ji)(ji)(ji)卡(ka)(ka)(ka)之間的通信不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)，會顯示(shi)“檢(jian)查SIM卡(ka)(ka)(ka)”；當(dang)SIM卡(ka)(ka)(ka)對(dui)開機(ji)(ji)(ji)(ji)檢(jian)測信號沒有響應時，手(shou)機(ji)(ji)(ji)(ji)也會提(ti)示(shi)“插(cha)入(ru)SIM卡(ka)(ka)(ka)”；當(dang)SIM卡(ka)(ka)(ka)在開機(ji)(ji)(ji)(ji)使用(yong)過程中(zhong)掉(diao)出、由于(yu)松(song)動接(jie)觸不(bu)良或使用(yong)報(bao)廢卡(ka)(ka)(ka)時，手(shou)機(ji)(ji)(ji)(ji)會提(ti)示(shi)“SIM卡(ka)(ka)(ka)錯(cuo)誤(wu)”。

七、剪卡需要注意的問題

前面(mian)我們已經(jing)了解到SIM卡的(de)物理(li)與內部(bu)的(de)結構，其真(zhen)正起到作用的(de)是(shi)很(hen)小的(de)一部(bu)分，其余的(de)金屬與塑(su)料均(jun)是(shi)無意義的(de)封裝面(mian)積。

剪卡前，我們(men)需(xu)要(yao)分辨SIM卡的(de)(de)類型，早期(qi)的(de)(de)SIM卡與(yu)現在(zai)SIM卡，表(biao)面的(de)(de)結(jie)構與(yu)連接線是(shi)不一樣的(de)(de)。SIM卡金屬(shu)部分，有(you)位置的(de)(de)接線是(shi)沒有(you)功用的(de)(de)，因此裁(cai)剪去(qu)也并不會對(dui)SIM卡產生影響。只(zhi)要(yao)裁(cai)剪的(de)(de)時(shi)候注意保持SIM卡有(you)功用的(de)(de)接線位置保持完整即可。按照現在(zai)來看，較(jiao)新(xin)的(de)(de)SIM卡都可以進行裁(cai)剪操作，只(zhi)有(you)年代較(jiao)為久遠的(de)(de)才(cai)需(xu)要(yao)進行SIM卡的(de)(de)更換。

剪卡(ka)的(de)(de)方法有比較多(duo)種，最直(zhi)接粗(cu)暴的(de)(de)便是(shi)利(li)用(yong)剪刀，按照(zhao)SIM卡(ka)貼紙(zhi)來進(jin)行裁(cai)(cai)(cai)剪，過程中需要適當剪大一(yi)些，好進(jin)行后(hou)期的(de)(de)打(da)磨(mo)(mo)(mo)調整。此(ci)外(wai)直(zhi)接購買剪卡(ka)器也是(shi)一(yi)件更方便的(de)(de)事情，現在(zai)市面上有Micro SIM與Nano SIM兩種剪卡(ka)器。前者可以輕松裁(cai)(cai)(cai)剪好，只需進(jin)行邊緣的(de)(de)稍微打(da)磨(mo)(mo)(mo)即可使用(yong)，而Nano SIM卡(ka)裁(cai)(cai)(cai)剪后(hou)，由(you)于其(qi)厚度要更加薄，因此(ci)打(da)磨(mo)(mo)(mo)方面需要多(duo)花(hua)一(yi)些功夫與時間。