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)(ka)(ka)主要用(yong)(yong)于GSM系統，但(dan)是(shi)兼(jian)容的(de)模塊(kuai)也用(yong)(yong)于UMTS的(de)UE（USIM）和(he)IDEN電話。有(you)人把(ba)CDMA2000和(he)cdmaOne的(de)RUIM卡(ka)(ka)(ka)和(he)UIM卡(ka)(ka)(ka)，也稱作SIM卡(ka)(ka)(ka)，雖然兩者作用(yong)(yong)類似，并(bing)遵守了一樣的(de)所有(you)機械、電氣標(biao)準和(he)部分軟件標(biao)準，但(dan)是(shi)上(shang)層應(ying)用(yong)(yong)并(bing)不一定兼(jian)容。SIM由(you)CPU、ROM、RAM、EEPROM和(he)I/O電路組成。用(yong)(yong)戶使(shi)用(yong)(yong)SIM時，實際(ji)上(shang)是(shi)手機向SIM卡(ka)(ka)(ka)發出命(ming)令，SIM卡(ka)(ka)(ka)應(ying)該(gai)根據標(biao)準規范來(lai)執行或者拒絕；SIM卡(ka)(ka)(ka)并(bing)不是(shi)單純的(de)信息存儲(chu)器(qi)。

SIM卡(ka)(ka)在(zai)GSM系統中(zhong)(zhong)的應(ying)用(yong)，使卡(ka)(ka)和手(shou)機分離，SIM卡(ka)(ka)唯一(yi)標識一(yi)個客戶(hu)。一(yi)張SIM卡(ka)(ka)可以插入任何一(yi)部GSM手(shou)機中(zhong)(zhong)使用(yong)，而(er)使用(yong)手(shou)機所(suo)產(chan)生的通(tong)信費則自(zi)己記錄在(zai)該(gai)SIM卡(ka)(ka)所(suo)唯一(yi)標識的客戶(hu)帳上(shang)(shang)。SIM卡(ka)(ka)容(rong)量有(you)8K、16K、32K、64K，其中(zhong)(zhong)512k以上(shang)(shang)的大容(rong)量的SIM卡(ka)(ka)統稱為(wei)STK卡(ka)(ka)。

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二、SIM卡內部物理結構

現在(zai)SIM卡(ka)擁有四(si)種(zhong)的物理結(jie)構，最早(zao)的版本的尺(chi)寸是與標準信用卡(ka)相同(tong)（85×54×0.78毫米(mi)），觸點則(ze)符合(he)ISO 7816對ID-1型IC卡(ka)的規(gui)定。

由于手機小型(xing)化，目前的SIM卡，又稱“Mini SIM”，一(yi)般裁剪為25x15毫米的插入(ru)式。發(fa)售時(shi)一(yi)般嵌在一(yi)個(ge)ID-1型(xing)卡中，使用前沿(yan)著預制切口取下。

2010年(nian)，歐洲(zhou)電信(xin)標(biao)準協會（European Telecommunications Standards Institute）再從Mini SIM發展(zhan)出(chu)縮小為15x12毫米(mi)的(de)(de)“Micro SIM”卡，Micro SIM卡首次使用在蘋果(guo)公(gong)司所推出(chu)的(de)(de)iPad及iPhone 4，后續iPhone 4S、iPad 2等眾(zhong)多智能手機都有采(cai)用。

2011年，蘋果公司提出“Nano SIM”卡(ka)（8.8x12.3毫米）標準(zhun)，經過2012年的一番(fan)競(jing)爭，該標準(zhun)被歐(ou)盟采納為4FF標準(zhun)。“Nano SIM”卡(ka)最早(zao)被應用在(zai)iPhone 5與iPad mini。

三、SIM卡原理

SIM卡實際是裝(zhuang)有微處理器的(de)芯(xin)片卡，在(zai)這里面存儲了數字移動(dong)電(dian)話客戶的(de)信息(xi)，加(jia)密的(de)密鑰以及用戶的(de)電(dian)話簿(bu)等(deng)內容，可供GSM網絡客戶身份(fen)進行(xing)鑒別(bie)，并對客戶通話時(shi)的(de)語(yu)音信息(xi)進行(xing)加(jia)密。

它的(de)內部(bu)有(you)5個(ge)模(mo)塊，并(bing)且每個(ge)模(mo)塊都對應(ying)一個(ge)功能：微處理器(qi)CPU（8位）、程序存(cun)儲器(qi)ROM（3～8kbit）、工作存(cun)儲器(qi)RAM（6～16kbit）數(shu)據存(cun)儲器(qi)EEPROM（128～256kbit）和串行(xing)通信單元。這5個(ge)模(mo)塊被膠封(feng)在SIM卡(ka)(ka)銅制接口后與普(pu)通IC卡(ka)(ka)封(feng)裝方式相同。這5個(ge)模(mo)塊必須集成(cheng)在一塊集成(cheng)電路(lu)中，否則其安(an)全性會受到威脅，因(yin)為芯片間的(de)連線可能成(cheng)為非法(fa)存(cun)取和盜用SIM卡(ka)(ka)的(de)重要線索(suo)。

SIM卡(ka)的供電(dian)(dian)分為5V（1998年前(qian)發行）、5V與(yu)(yu)3V兼容、3V、1.8V等，現在的Micro SIM與(yu)(yu)Nano SIM卡(ka)均是1.8V，要求(qiu)手(shou)機產生的SIM卡(ka)供電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)與(yu)(yu)該SIM卡(ka)所需的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)相匹配。SIM卡(ka)插(cha)入(ru)手(shou)機后，電(dian)(dian)源(yuan)端口提供電(dian)(dian)源(yuan)給SIM卡(ka)內各模塊。

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(jie)地端(GND)，如下圖：

四、SIM卡保存的數據

（1）由(you)SIM卡生產廠商存入(ru)的系(xi)統原(yuan)始數據(ju)。

（2）由GSM網絡運營(ying)部(bu)門(men)或者其他經營(ying)部(bu)門(men)在將卡(ka)發放給用(yong)(yong)戶時注入的網絡參數和(he)用(yong)(yong)戶數據。包括鑒權和(he)加密(mi)信(xin)息Ki（Kc算(suan)法(fa)輸入參數之一：密(mi)匙(chi)號(hao)）；國際(ji)移動用(yong)(yong)戶號(hao)（IMSI）；A3：IMSI認證算(suan)法(fa)；A5：加密(mi)密(mi)匙(chi)生成(cheng)算(suan)法(fa)；A8：密(mi)匙(chi)（Kc）生成(cheng)前(qian)，用(yong)(yong)戶密(mi)匙(chi)（Kc）生成(cheng)算(suan)法(fa)。

（3）由(you)用戶自己存入的數據。比如(ru)，短消息、固定撥號，縮位撥號，性能(neng)參數，話費記數等。

（4）用戶在(zai)用卡過程中自動存入和更新的(de)網絡(luo)接續和用戶信息類數(shu)據。包括最近一次位置(zhi)登記時(shi)的(de)手機(ji)所在(zai)位置(zhi)區識(shi)別(bie)號（LAI），設置(zhi)的(de)周(zhou)期性位置(zhi)更新間隔時(shi)間，臨時(shi)移動用戶號（TMSI）等。

這(zhe)些數(shu)(shu)據都存放(fang)在各自(zi)的(de)(de)目錄項內，第一類(lei)(lei)(lei)數(shu)(shu)據放(fang)在根(gen)目錄，當電源開啟(qi)后首先進入(ru)根(gen)目錄，再(zai)根(gen)據指令進入(ru)相(xiang)關的(de)(de)子(zi)目錄，每種目錄極其(qi)內部的(de)(de)數(shu)(shu)據域均有各自(zi)的(de)(de)識別(bie)碼保護(hu)，只有經過核(he)對判別(bie)以后才(cai)能對數(shu)(shu)據域中的(de)(de)數(shu)(shu)據進行查(cha)詢，讀出(chu)和更(geng)(geng)新(xin)。上面第一類(lei)(lei)(lei)數(shu)(shu)據通常(chang)屬永久性的(de)(de)數(shu)(shu)據，由SIM卡生產(chan)廠商注入(ru)以后無法(fa)更(geng)(geng)改，第二類(lei)(lei)(lei)數(shu)(shu)據只有網(wang)絡運(yun)行部門(men)(men)的(de)(de)專門(men)(men)機(ji)構才(cai)允許查(cha)閱和更(geng)(geng)新(xin)，再(zai)第三、四類(lei)(lei)(lei)數(shu)(shu)據中的(de)(de)大部分允許用戶利用任(ren)何手機(ji)對其(qi)進行讀/寫操作。

五、GSM網絡登錄原理

對于一個用戶(hu)號(hao)碼來(lai)說，IMSI和(he)KI碼是(shi)唯一的。TMSI是(shi)隨時(shi)變動的。但(dan)IMSI很用以被復制。KI碼需要攻擊算號(hao)才(cai)出來(lai)。TMSI是(shi)電信服務商發給的。

1、手機開機(ji)后(hou)會從SIM卡(ka)中(zhong)讀取IMSI(15個數字)和TMSI(4字節(jie))；

2、手(shou)機(ji)登錄(lu)網(wang)(wang)絡時，將會IMSI或TMSI發給網(wang)(wang)絡；

3、網絡判斷到(dao)該IMSI或TMSI有效，要生成一個(ge)128bit的RAND，然后發給手機；

4、手機收到RAND后(hou)，將RAND發給SIM卡(ka)；

5、SIM以里面的KI為(wei)密(mi)鑰(yao)對RAND進行A3A8運算，生成(SRES+Kc)；

6、手機讀取(SRES+Kc)(32bit+64bit)，并(bing)將SRES發給(gei)網絡；

7、網絡自(zi)己進行(xing)一次A3A8運(yun)算，如(ru)果(guo)結果(guo)與(yu)手機返回的SRES相同，則(ze)認為該用戶合法(fa)。

熟知這個(ge)原理之(zhi)后(hou)，一些有(you)鎖手機(ji)的(de)卡貼、寫卡解卡等手段(duan)的(de)解鎖均(jun)是(shi)(shi)從這幾個(ge)步驟發(fa)展而來(lai)(lai)。以有(you)鎖at&t合約iPhone為例，需要(yao)(yao)登陸中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)移(yi)動(dong)(dong)網絡(luo)。iPhone是(shi)(shi)利用要(yao)(yao)at&t卡的(de)IMSI在(zai)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)移(yi)動(dong)(dong)的(de)網絡(luo)里取得進網許可，首先利用卡貼或者寫卡解卡等手段(duan)寫進at&t的(de)IMSI碼，向中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)移(yi)動(dong)(dong)發(fa)送此(ci)IMSI碼，此(ci)時(shi)(shi)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)移(yi)動(dong)(dong)認(ren)為這個(ge)卡是(shi)(shi)at&t國(guo)(guo)際(ji)漫游過來(lai)(lai)的(de)，就分配(pei)給他(ta)一個(ge)TMSI（臨時(shi)(shi)的(de)IMSI），此(ci)時(shi)(shi)TMSI與IMSI配(pei)合登錄個(ge)人帳戶(hu)系統的(de)時(shi)(shi)候(hou)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)移(yi)動(dong)(dong)發(fa)現他(ta)是(shi)(shi)國(guo)(guo)內的(de)用戶(hu)，繼而開(kai)放權限，按照正常帳戶(hu)處理了。

當(dang)然(ran)這只(zhi)是最簡單的(de)解(jie)(jie)鎖方法，其中卡(ka)貼是比(bi)較(jiao)(jiao)簡單的(de)解(jie)(jie)鎖方式，但是有(you)可(ke)能(neng)存在信(xin)號與穩定問題(ti)，而寫卡(ka)解(jie)(jie)卡(ka)能(neng)夠比(bi)較(jiao)(jiao)好解(jie)(jie)鎖手機，但是其破解(jie)(jie)過程(cheng)，當(dang)中的(de)KI碼(ma)(ma)攻克(ke)是比(bi)較(jiao)(jiao)困(kun)難的(de)事情，只(zhi)有(you)獲(huo)取了KI碼(ma)(ma)，才有(you)可(ke)能(neng)獲(huo)取內部的(de)IMSI碼(ma)(ma)，加(jia)上隨著(zhu)加(jia)密技術的(de)不斷(duan)發展(zhan)，現在有(you)很大一部分的(de)新SIM卡(ka)均很難進行破解(jie)(jie)寫卡(ka)。

六、SIM卡常見故障

1、每(mei)當手(shou)機打開時(shi)，手(shou)機都要與(yu)SIM卡(ka)(ka)(ka)進(jin)行數(shu)據交流。沒插(cha)卡(ka)(ka)(ka)時(shi)，這些信號(hao)(hao)是不(bu)會送出的。當手(shou)機插(cha)入SIM卡(ka)(ka)(ka)后(hou)(hou)無任何反應(ying)或(huo)插(cha)入SIM卡(ka)(ka)(ka)顯(xian)示(shi)出錯時(shi)，這可(ke)能是因為(wei)SIM卡(ka)(ka)(ka)開關(guan)不(bu)良或(huo)接觸不(bu)良或(huo)使用廢卡(ka)(ka)(ka)產生的。如果(guo)換新卡(ka)(ka)(ka)后(hou)(hou)故(gu)障仍然存(cun)在，那么故(gu)障一般發生在SIM卡(ka)(ka)(ka)供電部分(fen)。在SIM卡(ka)(ka)(ka)插(cha)座的供電端(duan)(duan)、時(shi)鐘端(duan)(duan)、數(shu)據端(duan)(duan)，開機瞬間(jian)可(ke)用示(shi)波器(qi)觀(guan)察到讀卡(ka)(ka)(ka)信號(hao)(hao)，如無此(ci)信號(hao)(hao)，應(ying)為(wei)SIM卡(ka)(ka)(ka)供電開關(guan)周邊(bian)電阻電容(rong)元件與(yu)卡(ka)(ka)(ka)脫焊問題(ti)。

2、如SIM卡(ka)(ka)在一(yi)(yi)部手機上可用(yong)，在另(ling)一(yi)(yi)部手機上不(bu)能(neng)(neng)用(yong)，可能(neng)(neng)是(shi)在手機中已經(jing)設(she)置(zhi)了(le)“網(wang)(wang)絡限(xian)制(zhi)(zhi)”和(he)“用(yong)戶(hu)限(xian)制(zhi)(zhi)”功(gong)能(neng)(neng)。這可以通(tong)過16位網(wang)(wang)絡控制(zhi)(zhi)碼(ma)（NCK）或用(yong)戶(hu)控制(zhi)(zhi)碼(ma)（SPCK）啟動該手機的限(xian)制(zhi)(zhi)功(gong)能(neng)(neng)，這需要網(wang)(wang)絡運(yun)營商解決。另(ling)外，這種故障(zhang)也(ye)可能(neng)(neng)是(shi)SIM卡(ka)(ka)供電偏低(di)或接觸不(bu)良造成的。

3、一般SIM卡(ka)的檢(jian)(jian)測需要再初始開(kai)(kai)機(ji)時(shi)執行，當開(kai)(kai)機(ji)檢(jian)(jian)測不到SIM卡(ka)存在時(shi)，將提示(shi)“插(cha)入SIM卡(ka)”；如果(guo)檢(jian)(jian)測SIM卡(ka)已存在，但機(ji)卡(ka)之間的通信不能實(shi)現，會顯示(shi)“檢(jian)(jian)查SIM卡(ka)”；當SIM卡(ka)對開(kai)(kai)機(ji)檢(jian)(jian)測信號(hao)沒有響應(ying)時(shi)，手機(ji)也會提示(shi)“插(cha)入SIM卡(ka)”；當SIM卡(ka)在開(kai)(kai)機(ji)使用過程中掉出、由于(yu)松(song)動(dong)接觸(chu)不良或使用報廢卡(ka)時(shi)，手機(ji)會提示(shi)“SIM卡(ka)錯(cuo)誤”。

七、剪卡需要注意的問題

前面我們已(yi)經了解(jie)到SIM卡的(de)(de)(de)物理與(yu)內部的(de)(de)(de)結構，其真正起到作(zuo)用的(de)(de)(de)是很小的(de)(de)(de)一部分，其余的(de)(de)(de)金屬(shu)與(yu)塑料均是無(wu)意義的(de)(de)(de)封裝面積(ji)。

剪卡(ka)前，我們需(xu)要分(fen)辨SIM卡(ka)的(de)類型，早期(qi)的(de)SIM卡(ka)與現(xian)在(zai)SIM卡(ka)，表(biao)面的(de)結構與連接(jie)線(xian)是不一樣的(de)。SIM卡(ka)金屬部分(fen)，有(you)位(wei)置的(de)接(jie)線(xian)是沒有(you)功用(yong)的(de)，因此裁(cai)剪去也并不會對SIM卡(ka)產生影響。只(zhi)要裁(cai)剪的(de)時候注意保(bao)持(chi)SIM卡(ka)有(you)功用(yong)的(de)接(jie)線(xian)位(wei)置保(bao)持(chi)完整即(ji)可(ke)。按(an)照現(xian)在(zai)來看(kan)，較新的(de)SIM卡(ka)都可(ke)以進(jin)行裁(cai)剪操作(zuo)，只(zhi)有(you)年(nian)代較為(wei)久遠的(de)才(cai)需(xu)要進(jin)行SIM卡(ka)的(de)更換。

剪(jian)卡的(de)方法有比(bi)較(jiao)多(duo)(duo)種(zhong)，最直接(jie)粗暴的(de)便是利用(yong)剪(jian)刀，按照SIM卡貼紙(zhi)來進(jin)行裁(cai)剪(jian)，過程(cheng)中需(xu)要適當剪(jian)大一些(xie)，好進(jin)行后期(qi)的(de)打磨(mo)調整。此(ci)外(wai)直接(jie)購(gou)買剪(jian)卡器(qi)也是一件更(geng)方便的(de)事情，現在市面上有Micro SIM與(yu)Nano SIM兩種(zhong)剪(jian)卡器(qi)。前者可以輕松裁(cai)剪(jian)好，只需(xu)進(jin)行邊緣(yuan)的(de)稍微打磨(mo)即可使用(yong)，而Nano SIM卡裁(cai)剪(jian)后，由于其厚(hou)度要更(geng)加薄，因此(ci)打磨(mo)方面需(xu)要多(duo)(duo)花一些(xie)功夫(fu)與(yu)時間。