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)主要用(yong)于(yu)GSM系統，但是兼(jian)容(rong)的(de)模塊(kuai)也用(yong)于(yu)UMTS的(de)UE（USIM）和(he)IDEN電話。有(you)人把(ba)CDMA2000和(he)cdmaOne的(de)RUIM卡(ka)和(he)UIM卡(ka)，也稱作SIM卡(ka)，雖然兩者(zhe)作用(yong)類似，并遵(zun)守了一樣(yang)的(de)所有(you)機械、電氣(qi)標準和(he)部分軟件標準，但是上(shang)層應用(yong)并不(bu)一定兼(jian)容(rong)。SIM由(you)CPU、ROM、RAM、EEPROM和(he)I/O電路組(zu)成。用(yong)戶使用(yong)SIM時，實際上(shang)是手機向SIM卡(ka)發(fa)出命令，SIM卡(ka)應該(gai)根據標準規范來(lai)執行或者(zhe)拒絕；SIM卡(ka)并不(bu)是單(dan)純的(de)信(xin)息(xi)存儲(chu)器。

SIM卡在GSM系(xi)統中的(de)應用，使(shi)(shi)卡和手(shou)機(ji)分離，SIM卡唯(wei)一(yi)(yi)(yi)標(biao)識一(yi)(yi)(yi)個(ge)客(ke)(ke)戶。一(yi)(yi)(yi)張SIM卡可以(yi)插入任(ren)何一(yi)(yi)(yi)部GSM手(shou)機(ji)中使(shi)(shi)用，而使(shi)(shi)用手(shou)機(ji)所(suo)產生的(de)通(tong)信費則(ze)自己記錄在該SIM卡所(suo)唯(wei)一(yi)(yi)(yi)標(biao)識的(de)客(ke)(ke)戶帳上。SIM卡容(rong)量有(you)8K、16K、32K、64K，其中512k以(yi)上的(de)大容(rong)量的(de)SIM卡統稱(cheng)為STK卡。

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二、SIM卡內部物理結構

現在(zai)SIM卡(ka)擁(yong)有(you)四種的物理結構，最(zui)早(zao)的版(ban)本的尺(chi)寸(cun)是與標準信用卡(ka)相(xiang)同（85×54×0.78毫米），觸點(dian)則符合ISO 7816對ID-1型IC卡(ka)的規(gui)定。

由于手機小(xiao)型化，目前的SIM卡，又稱“Mini SIM”，一(yi)般(ban)裁剪為25x15毫米的插入(ru)式。發售時一(yi)般(ban)嵌在一(yi)個ID-1型卡中，使用(yong)前沿著預制切(qie)口取下。

2010年(nian)，歐洲電信標(biao)準協(xie)會（European Telecommunications Standards Institute）再從Mini SIM發(fa)展出縮小為15x12毫米(mi)的“Micro SIM”卡，Micro SIM卡首次(ci)使用在蘋(pin)果公司(si)所推出的iPad及iPhone 4，后續(xu)iPhone 4S、iPad 2等眾多智能(neng)手機都(dou)有采(cai)用。

2011年，蘋(pin)果公司提出“Nano SIM”卡（8.8x12.3毫(hao)米）標準，經過(guo)2012年的一番(fan)競(jing)爭，該標準被(bei)歐盟采納為(wei)4FF標準。“Nano SIM”卡最早被(bei)應用在(zai)iPhone 5與iPad mini。

三、SIM卡原理

SIM卡(ka)實際(ji)是裝有微(wei)處理器的芯片卡(ka)，在這里(li)面存儲了數字移動電(dian)話(hua)客戶(hu)(hu)的信息(xi)，加密(mi)的密(mi)鑰以(yi)及用戶(hu)(hu)的電(dian)話(hua)簿(bu)等內容(rong)，可供GSM網絡客戶(hu)(hu)身份進(jin)行鑒別，并對客戶(hu)(hu)通話(hua)時的語音(yin)信息(xi)進(jin)行加密(mi)。

它(ta)的(de)內部有5個(ge)模(mo)(mo)塊，并且每個(ge)模(mo)(mo)塊都對應(ying)一個(ge)功能(neng)：微(wei)處理器(qi)(qi)CPU（8位）、程(cheng)序存(cun)儲器(qi)(qi)ROM（3～8kbit）、工作存(cun)儲器(qi)(qi)RAM（6～16kbit）數據存(cun)儲器(qi)(qi)EEPROM（128～256kbit）和(he)串行(xing)通信單元。這(zhe)5個(ge)模(mo)(mo)塊被膠(jiao)封(feng)在SIM卡銅制接口后(hou)與普通IC卡封(feng)裝方式相同。這(zhe)5個(ge)模(mo)(mo)塊必須(xu)集(ji)成(cheng)在一塊集(ji)成(cheng)電路中，否則其安全性會受(shou)到威脅，因(yin)為芯片間的(de)連線可(ke)能(neng)成(cheng)為非法存(cun)取和(he)盜(dao)用SIM卡的(de)重要(yao)線索。

SIM卡(ka)的供(gong)(gong)電(dian)分為(wei)5V（1998年前(qian)發行）、5V與(yu)(yu)3V兼容(rong)、3V、1.8V等，現在(zai)的Micro SIM與(yu)(yu)Nano SIM卡(ka)均(jun)是(shi)1.8V，要求(qiu)手機(ji)產生(sheng)的SIM卡(ka)供(gong)(gong)電(dian)電(dian)壓與(yu)(yu)該(gai)SIM卡(ka)所需(xu)的電(dian)壓相匹配。SIM卡(ka)插入(ru)手機(ji)后，電(dian)源端口提(ti)供(gong)(gong)電(dian)源給SIM卡(ka)內各模塊(kuai)。

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(fu)位(RST)、接(jie)地端(GND)，如下圖：

四、SIM卡保存的數據

（1）由SIM卡生產廠商存入的系統原始數據(ju)。

（2）由GSM網絡運營部門或者其他經(jing)營部門在(zai)將(jiang)卡發放給用(yong)(yong)戶時注入(ru)的網絡參數和(he)用(yong)(yong)戶數據(ju)。包(bao)括鑒權和(he)加密(mi)信息Ki（Kc算法輸(shu)入(ru)參數之(zhi)一(yi)：密(mi)匙(chi)號）；國(guo)際(ji)移動用(yong)(yong)戶號（IMSI）；A3：IMSI認證算法；A5：加密(mi)密(mi)匙(chi)生成算法；A8：密(mi)匙(chi)（Kc）生成前，用(yong)(yong)戶密(mi)匙(chi)（Kc）生成算法。

（3）由(you)用戶(hu)自(zi)己存入的數據(ju)。比如，短消息、固定撥(bo)號，縮位撥(bo)號，性能(neng)參數，話費記(ji)數等。

（4）用戶在(zai)用卡過程中自動存入和更新的(de)網絡接續和用戶信(xin)息(xi)類數(shu)據。包(bao)括最近一(yi)次位置(zhi)登記時的(de)手機所(suo)在(zai)位置(zhi)區識別號（LAI），設置(zhi)的(de)周期(qi)性(xing)位置(zhi)更新間(jian)隔時間(jian)，臨時移動用戶號（TMSI）等(deng)。

這(zhe)些數(shu)(shu)據(ju)都存放(fang)在各自的(de)目錄(lu)項(xiang)內(nei)，第一類(lei)數(shu)(shu)據(ju)放(fang)在根目錄(lu)，當(dang)電源開(kai)啟(qi)后(hou)(hou)首先(xian)進入根目錄(lu)，再根據(ju)指令進入相關的(de)子目錄(lu)，每(mei)種目錄(lu)極其內(nei)部的(de)數(shu)(shu)據(ju)域均有各自的(de)識別碼(ma)保護，只有經過(guo)核對(dui)判別以后(hou)(hou)才能對(dui)數(shu)(shu)據(ju)域中(zhong)的(de)數(shu)(shu)據(ju)進行查詢，讀出(chu)和(he)更新。上面第一類(lei)數(shu)(shu)據(ju)通常屬永久性的(de)數(shu)(shu)據(ju)，由(you)SIM卡生產廠(chang)商注入以后(hou)(hou)無法更改，第二(er)類(lei)數(shu)(shu)據(ju)只有網絡運行部門(men)的(de)專門(men)機構(gou)才允許(xu)查閱(yue)和(he)更新，再第三(san)、四(si)類(lei)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)的(de)大部分允許(xu)用戶利用任(ren)何手機對(dui)其進行讀/寫操作。

五、GSM網絡登錄原理

對(dui)于一個用(yong)戶號碼(ma)來(lai)說，IMSI和KI碼(ma)是(shi)唯一的。TMSI是(shi)隨時變(bian)動的。但IMSI很用(yong)以(yi)被復制。KI碼(ma)需要攻擊算號才出(chu)來(lai)。TMSI是(shi)電信服(fu)務商發給的。

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

2、手機登(deng)錄網(wang)絡(luo)時，將會IMSI或TMSI發給(gei)網(wang)絡(luo)；

3、網(wang)絡判斷到該(gai)IMSI或TMSI有效，要生成一個128bit的RAND，然后(hou)發給手機；

4、手機收到RAND后，將RAND發給SIM卡(ka)；

5、SIM以里面的KI為密(mi)鑰對RAND進行A3A8運算(suan)，生成(SRES+Kc)；

6、手機讀取(SRES+Kc)(32bit+64bit)，并將SRES發給網(wang)絡；

7、網絡自己(ji)進(jin)行(xing)一次A3A8運算，如果結果與手機返回的(de)SRES相同，則認為該用戶(hu)合(he)法。

熟知這(zhe)個(ge)(ge)(ge)原理(li)之后，一(yi)些有(you)鎖(suo)手機的(de)卡(ka)(ka)貼、寫卡(ka)(ka)解(jie)卡(ka)(ka)等手段(duan)的(de)解(jie)鎖(suo)均是(shi)從這(zhe)幾個(ge)(ge)(ge)步驟(zou)發(fa)展(zhan)而來。以(yi)有(you)鎖(suo)at&t合約(yue)iPhone為(wei)例，需(xu)要登陸中(zhong)國(guo)(guo)移動網絡(luo)。iPhone是(shi)利(li)用要at&t卡(ka)(ka)的(de)IMSI在中(zhong)國(guo)(guo)移動的(de)網絡(luo)里(li)取得進網許(xu)可，首(shou)先(xian)利(li)用卡(ka)(ka)貼或者寫卡(ka)(ka)解(jie)卡(ka)(ka)等手段(duan)寫進at&t的(de)IMSI碼，向中(zhong)國(guo)(guo)移動發(fa)送此(ci)IMSI碼，此(ci)時中(zhong)國(guo)(guo)移動認為(wei)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)卡(ka)(ka)是(shi)at&t國(guo)(guo)際漫游過來的(de)，就分(fen)配給他(ta)一(yi)個(ge)(ge)(ge)TMSI（臨時的(de)IMSI），此(ci)時TMSI與IMSI配合登錄個(ge)(ge)(ge)人帳(zhang)戶(hu)系統的(de)時候中(zhong)國(guo)(guo)移動發(fa)現他(ta)是(shi)國(guo)(guo)內的(de)用戶(hu)，繼而開放權限，按照正常(chang)帳(zhang)戶(hu)處理(li)了。

當然(ran)這只(zhi)是(shi)最簡單(dan)的(de)解(jie)鎖方(fang)法，其中卡(ka)(ka)貼是(shi)比較(jiao)(jiao)簡單(dan)的(de)解(jie)鎖方(fang)式，但是(shi)有(you)(you)可能存在(zai)信號與穩定(ding)問題，而寫卡(ka)(ka)解(jie)卡(ka)(ka)能夠比較(jiao)(jiao)好解(jie)鎖手(shou)機(ji)，但是(shi)其破(po)解(jie)過程，當中的(de)KI碼(ma)攻克是(shi)比較(jiao)(jiao)困難的(de)事情，只(zhi)有(you)(you)獲取了KI碼(ma)，才有(you)(you)可能獲取內部的(de)IMSI碼(ma)，加上隨著加密技(ji)術的(de)不斷發展，現(xian)在(zai)有(you)(you)很大一部分的(de)新(xin)SIM卡(ka)(ka)均很難進行破(po)解(jie)寫卡(ka)(ka)。

六、SIM卡常見故障

1、每當(dang)手機(ji)打開時，手機(ji)都(dou)要(yao)與SIM卡(ka)進(jin)行數(shu)據(ju)交流。沒插卡(ka)時，這(zhe)些(xie)信號(hao)(hao)是(shi)不會送出(chu)的(de)。當(dang)手機(ji)插入(ru)SIM卡(ka)后無任何反應(ying)或插入(ru)SIM卡(ka)顯示出(chu)錯時，這(zhe)可(ke)能是(shi)因為(wei)SIM卡(ka)開關不良或接觸不良或使(shi)用(yong)廢卡(ka)產生的(de)。如果換新卡(ka)后故障(zhang)仍然(ran)存在(zai)，那么故障(zhang)一(yi)般發生在(zai)SIM卡(ka)供(gong)電部(bu)分。在(zai)SIM卡(ka)插座的(de)供(gong)電端(duan)、時鐘端(duan)、數(shu)據(ju)端(duan)，開機(ji)瞬間可(ke)用(yong)示波器觀(guan)察到讀(du)卡(ka)信號(hao)(hao)，如無此(ci)信號(hao)(hao)，應(ying)為(wei)SIM卡(ka)供(gong)電開關周邊電阻電容(rong)元件與卡(ka)脫焊問題。

2、如SIM卡在(zai)(zai)一部手(shou)(shou)機(ji)(ji)(ji)上可用(yong)(yong)，在(zai)(zai)另一部手(shou)(shou)機(ji)(ji)(ji)上不能用(yong)(yong)，可能是(shi)在(zai)(zai)手(shou)(shou)機(ji)(ji)(ji)中(zhong)已經設置了“網絡限制”和“用(yong)(yong)戶限制”功(gong)能。這可以(yi)通過16位網絡控制碼（NCK）或(huo)用(yong)(yong)戶控制碼（SPCK）啟(qi)動該手(shou)(shou)機(ji)(ji)(ji)的限制功(gong)能，這需(xu)要網絡運營商解決。另外，這種故(gu)障(zhang)也可能是(shi)SIM卡供電(dian)偏(pian)低或(huo)接觸不良造成的。

3、一般(ban)SIM卡(ka)(ka)的檢測需要(yao)再初(chu)始開機時執行，當(dang)開機檢測不(bu)到SIM卡(ka)(ka)存在(zai)時，將提(ti)(ti)示“插入SIM卡(ka)(ka)”；如果檢測SIM卡(ka)(ka)已(yi)存在(zai)，但(dan)機卡(ka)(ka)之間的通信(xin)(xin)不(bu)能(neng)實現(xian)，會顯示“檢查SIM卡(ka)(ka)”；當(dang)SIM卡(ka)(ka)對開機檢測信(xin)(xin)號沒有響應時，手機也會提(ti)(ti)示“插入SIM卡(ka)(ka)”；當(dang)SIM卡(ka)(ka)在(zai)開機使(shi)用(yong)過程中(zhong)掉出、由于松動(dong)接觸不(bu)良或使(shi)用(yong)報廢(fei)卡(ka)(ka)時，手機會提(ti)(ti)示“SIM卡(ka)(ka)錯誤”。

七、剪卡需要注意的問題

前面(mian)(mian)我們已(yi)經了解(jie)到SIM卡的(de)物理與(yu)內部的(de)結構，其真正(zheng)起到作用(yong)的(de)是(shi)很小(xiao)的(de)一部分，其余的(de)金屬與(yu)塑料(liao)均是(shi)無意義(yi)的(de)封裝面(mian)(mian)積。

剪(jian)(jian)卡(ka)前，我們(men)需(xu)(xu)要分(fen)辨(bian)SIM卡(ka)的(de)(de)(de)類型，早期的(de)(de)(de)SIM卡(ka)與(yu)現在SIM卡(ka)，表面(mian)的(de)(de)(de)結構與(yu)連(lian)接(jie)線是不一(yi)樣的(de)(de)(de)。SIM卡(ka)金屬部分(fen)，有(you)(you)位(wei)置的(de)(de)(de)接(jie)線是沒(mei)有(you)(you)功(gong)用(yong)的(de)(de)(de)，因此(ci)裁(cai)剪(jian)(jian)去也并不會對SIM卡(ka)產生影響。只要裁(cai)剪(jian)(jian)的(de)(de)(de)時候注意(yi)保持SIM卡(ka)有(you)(you)功(gong)用(yong)的(de)(de)(de)接(jie)線位(wei)置保持完整即可(ke)(ke)。按照現在來看，較(jiao)新的(de)(de)(de)SIM卡(ka)都可(ke)(ke)以進(jin)行裁(cai)剪(jian)(jian)操作，只有(you)(you)年代較(jiao)為久遠的(de)(de)(de)才需(xu)(xu)要進(jin)行SIM卡(ka)的(de)(de)(de)更(geng)換。

剪(jian)(jian)卡(ka)的(de)(de)方(fang)法有(you)比較多種，最(zui)直(zhi)接粗暴的(de)(de)便是利(li)用(yong)剪(jian)(jian)刀，按照SIM卡(ka)貼紙來進行裁剪(jian)(jian)，過程中(zhong)需(xu)要(yao)(yao)適當剪(jian)(jian)大一些(xie)，好進行后(hou)期的(de)(de)打(da)磨(mo)(mo)調整。此外直(zhi)接購(gou)買剪(jian)(jian)卡(ka)器(qi)也是一件更方(fang)便的(de)(de)事情，現在市面上(shang)有(you)Micro SIM與(yu)Nano SIM兩種剪(jian)(jian)卡(ka)器(qi)。前者(zhe)可以輕松裁剪(jian)(jian)好，只(zhi)需(xu)進行邊緣的(de)(de)稍微打(da)磨(mo)(mo)即可使用(yong)，而Nano SIM卡(ka)裁剪(jian)(jian)后(hou)，由于其厚度要(yao)(yao)更加薄(bo)，因(yin)此打(da)磨(mo)(mo)方(fang)面需(xu)要(yao)(yao)多花一些(xie)功(gong)夫與(yu)時(shi)間。