Interfață pinout Smart Card (card SIM).

Când ai întrebat „ce faci?” Am răspuns „un dezvoltator de software pentru carduri SIM”, chiar și oamenii cunoscători din punct de vedere tehnic au fost adesea surprinși. Mulți oameni cred că o cartelă SIM este „ceva ca o unitate flash”.

În acest articol voi încerca să explic pe scurt ce este o cartelă SIM (și cardurile inteligente în general), de ce este necesară și ce este în interiorul ei.

De fapt, o cartelă SIM este un caz special al unui card inteligent de contact cu microprocesor. În esență, este un microcomputer destul de sigur cu un procesor, ROM (opțional), RAM și NVRAM (care acționează ca un analog al unui hard disk într-un computer), cu generatoare hardware de numere aleatoare și implementare hardware a cripto-algoritmilor.

După o anumită aproximare, arhitectura unui card inteligent cu microprocesor poate fi reprezentată după cum urmează:

Un pic despre producție

Pentru a înțelege următorul material, mi se pare corect să explic pe scurt principalele procese în producția de carduri.

1. Producția de așchii

Executor testamentar: Producător de cip (vânzător de siliciu).

Produs final: farfurie cu chipsuri (napolitana).

Chipurile sunt produse de mai multe companii, cele mai comune sunt Samsung, ST Microelectronics, Infinion, SST etc.

Partea din spate a modulului. Dreptunghiul alb din centru este cipul cartelei SIM:

2. Asamblarea modulelor

Executor testamentar: producător de carduri inteligente (vânzător de carduri) sau o fabrică de asamblare de module terță parte.

Produs final: bandă cu module (cip + pad).

În această etapă, napolitana este tăiată în așchii (adesea napolitana este tăiată de producătorul de cip), cipurile sunt atașate de plăcuțele de contact, apoi contactele sunt dezlipite și cipul este umplut cu lipici (vezi fotografia anterioară a spatele modulului). Întreaga structură se numește „modul”:

3. Productie de carduri

Executor testamentar: vânzător de carduri.

Produs final: Card SIM.

Modulele sunt scoase de pe benzi, atașate la baza de plastic a cardului, apoi se încarcă sistemul de fișiere și aplicațiile, apoi cardul este personalizat - se încarcă date unice pentru fiecare card (diferite ID-uri, chei etc.) și se aplică. pe cartela propriu-zisă (de exemplu, coduri ICCID și PIN în cazul cartelelor SIM).

Tipuri de carduri

După tipul de memorie folosit, cardurile SIM au fost împărțite recent în 2 grupe: carduri care folosesc ROM și EEPROM și carduri care folosesc memorie Flash.

În primul tip de card, sistemul de operare (OS) și aplicațiile utilizate în mod constant și puțin modificate sunt plasate în ROM de către producătorul de cip (prima etapă de producție). Ciclul de producție în acest caz este foarte lung, iar intervalul dintre lansarea sistemului de operare și livrarea primelor cipuri durează 2-3 luni. EEPROM este folosită de producătorul cardului pentru a încărca sistemul de fișiere (FS) și aplicațiile.

În cazul unui card Flash, sistemul de operare, FS și aplicațiile sunt stocate în memoria Flash. Folosirea Flash vă permite să încărcați sistemul de operare în timpul asamblarii modulelor sau al producției de carduri (pașii 2 și 3). În acest moment, cardurile care folosesc memorie flash au înlocuit practic ROM-ul de pe piața cartelelor SIM. Cipurile flash sunt mai ieftine și vă permit să faceți modificări la sistemul de operare destul de ușor. De asemenea, este mai ușor pentru producătorul cardului să planifice comanda cipurilor, deoarece nu este nevoie să comande cipuri cu versiuni specifice de sistem de operare, ci pur și simplu să comande cipuri cu diferite dimensiuni de memorie, iar sistemul de operare necesar este încărcat pentru un anumit client - operatorul . Deoarece prognoza pentru achiziționarea de jetoane se face de obicei doar o dată pe an, acest lucru simplifică foarte mult planificarea.

Java pe hărți

Da, nu m-am înșelat. Conform software-ului „umplutură”, cardurile inteligente sunt împărțite în 2 grupuri mari - nativȘi javacard.

Carduri native

Software-ul pentru cardurile native este scris în C. Aplicațiile (dacă este cerut de producător) sunt de obicei strâns integrate cu sistemul de operare și încărcate simultan cu sistemul de operare pe card. Nu puteți instala aplicații dezvoltate de altă companie pe un card nativ. Funcționalitățile suplimentare cerute de operator trebuie adesea adăugate la codul OS. Dimensiunea sistemului de operare în sine, datorită utilizării lui C și simplității sistemului de operare, este destul de mică (pentru cartelele SIM aproximativ 10-20 KB). Prin urmare, cardurile native sunt folosite în prezent în segmentul low-cost, unde operatorul nu dorește nimic pe card în afară de un simplu meniu.

Javacard

În epoca apariției limbajului Java, Sun Microsystems a scris specificațiile javacard. Ideea din spatele javacardului a fost de a face posibilă instalarea de aplicații (applet-uri) pe carduri de la diferiți producători (și pe diferite cipuri). În 1996, divizia de carduri inteligente a Shlumberger Corporation (redenumită mai târziu Axalto, acum Gemalto) a introdus primul javacard. Ideea este destul de simplă. Pe lângă sistemul de operare, cardul conține o mașină virtuală Java. Aplicația dezvoltată este compilată în bytecode și încărcată pe card. Aplicațiile în acest caz sunt încărcate după ce sistemul de operare este încărcat (în timpul procesului de producție a cardului), de asemenea, dacă cardul conține Remote Applet Manager, appletul javacard poate fi instalat după ce cardul este emis prin CMC.

Limbajul de dezvoltare pentru javacard este un Java foarte redus. Este redus mult mai mult decât în ​​J2ME. Dintre primitive, au rămas doar boolean, byte, short, iar int este acceptat opțional (dar practic nu este folosit de dragul compatibilității, deoarece nu este acceptat de toți producătorii). Nu există clase familiare precum String (în general, doar Object , Throwable și câteva Excepții au migrat de la java.lang), nici multithreading, nici un colector de gunoi. Dezavantajele javacardului, în opinia mea, sunt viteza de funcționare și mare Cerințele de memorie (cum ar fi RAM și EEPROM/Flash cardurile Java sunt mai scumpe datorită utilizării unor cipuri mai scumpe și a unei structuri software mai complexe).

Aplicații

Aplicațiile au fost adesea menționate în textul anterior, dar pentru o persoană care nu este familiarizată cu cardurile inteligente, cel mai adesea este neclar ce fel de aplicații pot fi pe card.

În primul rând, funcționalitatea principală a hărții poate fi plasată într-o aplicație separată. De exemplu, poate exista un applet SIM scris în java care implementează toate funcționalitățile SIM. Poate exista o aplicație R-UIM (cartele R-UIM sunt utilizate în rețelele CDMA). Aceasta ar putea fi o aplicație Visa sau Mastercard care transformă un card inteligent într-un card bancar. În esență, atunci când utilizați java, puteți lăsa gestionarea memoriei, I/O și mașina Java în sistemul de operare. În același timp, dacă producătorul trebuie să producă carduri SIM, se încarcă aplicația SIM, dacă este necesar să se facă Visa, se încarcă aplicația Visa.

În al doilea rând, există o clasă de aplicații pe carduri - microbrowsere. Acestea sunt interprete de bytecode pentru construirea unui meniu SIM. Acesta nu este un bytecode java, ci un bytecode care este de înțeles de browserul instalat. În acest caz, meniul este dezvoltat cel mai adesea într-un limbaj de marcare asemănător xml, convertit în bytecode și încărcat în browser. În acest moment, cele mai utilizate browsere sunt S@T de la Simalliance și WIB de la Smarttrust. Ambele organizații nu dezvoltă browsere, ele scriu specificații și certifică browsere scrise conform respectivelor specificații.

În al treilea rând, acestea ar putea fi meniuri SIM dezvoltate în java (fără a utiliza browsere) sau doar un fel de applet de fundal. De exemplu, ar putea fi un applet care monitorizează ce telefon utilizați. Dacă ai introdus cardul într-un telefon nou, SIM-ul trimite IMEI-ul noului telefon operatorului, care, la rândul său, îți trimite setările wap/gprs pentru modelul tău.

Sistemul de fișiere

Cardurile SIM au un sistem de fișiere, la fel ca computerele desktop. Există 2 tipuri de fișiere - DF (Fișier dedicat - analog unui folder) și EF (Fișier elementar - analog unui fișier obișnuit). Fișierul rădăcină DF se numește MF (Fișier principal).
Sistemul de fișiere al cartelei SIM stochează chei secrete, o agendă de adrese, o listă de mesaje SMS recente, numele operatorului, rețele preferate pentru roaming, rețele interzise pentru utilizare etc. Desigur, există niveluri de acces la fișiere. Cheile de multe ori nu au acces NICIODATĂ de citire, ceea ce le face imposibil de citit din exterior.

Pentru ce sunt toate acestea?

Meniul SIM și alte aplicații „non-sistem” sunt pur și simplu servicii cu valoare adăugată. Scopul principal al cardului este identificarea și autentificarea abonatului în rețea.

În acest scop, cardul are IMSI (International Mobile Subscriber Identity) - un identificator unic al cartelei SIM și o cheie Ki de 128 de biți.

Mai jos este procedura de autentificare în rețeaua GSM și generarea unei chei de sesiune Kc.

Autentificarea are loc folosind algoritmul A3, generația Kc - A8. Centrul de autentificare (AuC) generează o secvență RAND pseudo-aleatorie de 128 de biți ca răspuns la o solicitare de autentificare a cardului și o trimite pe cartela SIM. Apoi, cunoscând IMSI-ul cardului, AuC folosește cheia Ki asociată cu acest IMSI și datele RAND ca intrare în algoritmii A3 și A8. Cardul efectuează simultan aceleași calcule. Rezultatul calculului algoritmului A3 Signed Response (SRES) este trimis de card către AuC, unde SRES rezultat este comparat cu cel calculat pe AuC. Dacă rezultatele se potrivesc, procedura de autentificare este considerată reușită. Cheia Kc obținută folosind algoritmul A8 este utilizată ulterior pentru a cripta traficul dintre telefon și rețea.

Programele de clonare a cardurilor exploatează o vulnerabilitate în versiunea veche a algoritmului A8 (COMP128-1). În prezent, COMP128-2 și COMP128-3 sunt utilizate pe scară largă în rețelele GSM. Vulnerabilitatea a fost găsită încă din 1999, dar unii operatori GSM nu au trecut la utilizarea algoritmilor al 2-lea și al 3-lea (vulnerabilități în care nu au fost găsite momentan).

Epilog

În acest articol, am încercat să explic pe scurt ce sunt cartelele SIM. Sper ca am reusit. Aproape tot ceea ce este descris mai sus, cu excepția procedurii de autentificare, se aplică cardurilor USIM utilizate în rețelele 3G (UMTS) și cardurilor R-UIM (rețelele CDMA). Dacă aveți comentarii sau întrebări, vă rugăm să scrieți.

Pe vremuri, în urmă cu mai bine de 20 de ani, ceea ce după standardele industriei moderne de IT poate fi considerat chiar neadevărat, telefoanele mobile foloseau numere speciale înregistrate în ele la fabrică pentru a se identifica în rețeaua furnizorului de telefonie mobilă. Cu toate acestea, această abordare nu a fost foarte convenabilă atât pentru utilizatori, cât și pentru producători. Au fost interesați să „separe” ID-ul abonatului de hardware. Așa a apărut ideea de a folosi carduri individuale suplimentare cu microcircuite încorporate. Această abordare este folosită astăzi în rețelele cu diverse standarde - GSM, CDMA, UMTS, LTE, dar vom vorbi în principal despre cea mai răspândită opțiune - GSM/3G.

Dispozitivul telefonic, ca dispozitiv fizic, are un număr IMEI (International Mobile Equipment Identity), care poate fi considerat unic la scară globală. Acesta participă la jurnalele de tranzacții ale operatorului de telefonie mobilă și, în principiu, poate fi folosit pentru a bloca accesul la rețea, a căuta telefoane furate și a altor acțiuni similare. În unele țări, este ilegală falsificarea sau modificarea acestui număr. Numărul IMEI poate fi găsit de obicei pe un autocolant sub baterie și pe cutie. Din punct de vedere tehnic, este scris electronic într-unul dintre microcircuite și, desigur, poate fi citit și programatic. Dacă telefonul are capacitatea de a instala mai multe carduri SIM, atunci există și mai multe numere IMEI. Acest număr este disponibil nu numai pentru telefoane, ci și pentru modemuri, tablete și alte dispozitive concepute să funcționeze în rețelele mobile. În mod oficial, producătorii ar putea să se descurce doar cu acest număr și să nu folosească numerele de serie tradiționale pentru produsele lor, dar astăzi această abordare „separată” este mai convenabilă pentru ei.

Un număr similar de cartelă SIM se numește ICCID (Identificator de card de circuit integrat). Este adesea gravat pe cărțile în sine. Este similar cu numărul de serie al dispozitivului - singura diferență este că este unic și nu poate fi repetat pe niciun alt card din lume. Deși dacă adăugați numele producătorului și modelului la numărul de serie al telefonului, atunci această combinație va fi și unică.

Identificarea directă a abonatului în rețeaua celulară are loc folosind numărul IMSI (International Mobile Subscriber Identity), care este înregistrat pe cartela SIM. Acest număr determină proprietatea cardului de către operator și vă permite să conectați utilizatorul cardului cu contul său cu furnizorul, inclusiv numărul de telefon, serviciile permise și așa mai departe. Cardul stochează și alte informații unice, a căror descriere depășește domeniul de aplicare al acestui articol.

Ar trebui spuse câteva cuvinte despre protecția cardului. Prima etapă este un cod PIN din patru cifre. Dacă nu știți, nu veți putea folosi cardul pentru a accesa o rețea celulară sau pentru a vă citi agenda. Utilizatorul poate modifica sau anula acest cod (de obicei este dezactivat pe cardurile nou achiziționate). Dacă codul PIN a fost introdus greșit de mai multe ori, pentru a-l debloca trebuie să utilizați codul PUK, furnizat tot de operator împreună cu cartela SIM. Și mai puțin utilizate sunt codurile PIN2 și PUK2, care permit utilizatorului să limiteze lista de abonați permisi pentru apelurile efectuate.

Dar chiar dacă cunoașteți toate aceste coduri, nu veți putea copia cardul folosind metode de zi cu zi. Există un alt cod special scris în interiorul acestuia, cunoscut operatorului, care este folosit în algoritmul de identificare. Acest proces este conceput astfel încât codul pur să nu fie transferat de pe card pe telefon. În schimb, dispozitivul trimite o sarcină procesorului cartelei SIM pentru a cripta cheia și transmite răspunsul operatorului. Acesta din urmă compară rezultatul cu cel primit în centrul său de date, iar dacă se potrivesc, abonatul obține acces la rețea.

Una dintre opțiunile populare pentru cardurile inteligente „full-size” astăzi

Din punct de vedere tehnic, o cartelă SIM este una dintre variantele de carduri inteligente - microcalculatoare cu procesor și memorie propriu care comunică cu lumea exterioară printr-o interfață de mai multe contacte electrice. Cardurile inteligente se găsesc astăzi în industria bancară, folosite pentru controlul accesului și în diverse sisteme de plată. De obicei, cardul are câțiva kilobytes de memorie permanentă, câțiva kilobytes de RAM și ceva flash. În cazul telefoanelor, acestea din urmă erau folosite anterior pentru a stoca un notebook, dar limita de număr de intrări (250) și suportul pentru doar două câmpuri (nume și telefon) l-au lipsit practic de acest rol astăzi.

Umplerea electronică ocupă foarte puțin spațiu

Formal, cardul are opt contacte pentru conectarea la un cititor (dacă te străduiești cu adevărat, poți încerca să numere mai multe). Cu toate acestea, în realitate sunt folosite doar șase. Și având în vedere progresul modern în microelectronică, umplerea ocupă literalmente câțiva milimetri pătrați.

Dar dacă vorbim despre dimensiuni exterioare, atunci totul a început cu un format de card de credit - 85,6 × 53,98 × 0,76 mm. Acest format de carduri inteligente este folosit și astăzi, dar a încetat să satisfacă dorințele producătorilor de telefoane mobile cu foarte mult timp în urmă. Mult mai practică este versiunea Mini-SIM, care măsoară 25x15 mm cu colț teșit (pentru a determina orientarea necesară a cardului în slot). Grosimea nu s-a schimbat. Acest format este cel mai răspândit astăzi și se găsește în majoritatea telefoanelor mobile.

Cardurile Mini-SIM și Micro-SIM folosesc mult mai puțin plastic

Este clar că o astfel de reducere nu a adus nicio pierdere din punct de vedere al funcționalității. Dar trebuie să înțelegeți că Mini-SIM este bun special pentru plasarea într-un corp de telefon. Folosirea unui card de această dimensiune, de exemplu, pentru telefoane publice, este evident incomod.

După trecerea masivă la formatul Mini-SIM, foarte mult timp a rămas practic singura opțiune de utilizare în domeniul comunicațiilor mobile. Nici măcar succesele în reducerea dimensiunilor exterioare ale telefoanelor nu au necesitat o reducere suplimentară a cartelei de abonat. Dar totuși, nu i s-a permis să câștige un punct de sprijin timp de secole.

Cadrele speciale pot fi folosite pentru a instala Micro-SIM (uneori Mini-SIM)

Unul dintre cei mai activi jucători de pe piață în noul său model de smartphone în urmă cu doi ani și jumătate a implementat lucrul cu formatul Micro-SIM, dimensiunile cardurilor sunt de 15x12 mm (grosimea nu s-a schimbat din nou). Pentru cardurile de acest format, aproape toată suprafața frontală a fost ocupată de tampoane de contact. Dar nu au existat dificultăți tehnice pentru el la plasarea cipului, mai ales odată cu dezvoltarea tehnologiilor de fabricare a cipului. Rețineți că, din perspectiva designului dispozitivelor de consum, piața nu a necesitat acest pas. Deci, mai degrabă, compania a jucat în domeniul marketingului, repetând încă o dată „nu suntem ca toți ceilalți”.

„Umplerea” electronică ocupă foarte puțin spațiu chiar și în Mini- și Micro-SIM

Interesant este că anul acesta același producător a jucat din nou această carte. Cel mai recent model al smartphone-ului lor funcționează exclusiv cu Nano-SIM, în care grosimea a fost deja redusă - 12,3 × 8,8 × 0,67 mm. Opt contacte standard nu se mai potrivesc în acest format, așa că rămân doar șase contacte cu adevărat funcționale. Nici de această dată nu au fost afectate funcții tehnice ale cardului, dar dimensiunea noului telefon nu a fost atât de redusă pe cât s-ar putea crede (și unele chiar au crescut).

Aproape întreaga suprafață frontală a Nano-SIM este ocupată de plăcuțe de contact

Apare o întrebare foarte rezonabilă: cum afectează această poveste de miniaturizare consumatorii? Dacă vorbim despre cei care cumpără un telefon nou cu un contract și o cartelă nouă, de obicei nu le pasă ce versiune a cartelei SIM este instalată în el. Și dacă o persoană are practic un singur telefon sau nu intenționează să rearanjeze cardurile, atunci nu este nici măcar „de obicei”, ci „absolut”.

Pentru a instala Micro-SIM în locașul Mini-SIM, puteți utiliza adaptoare

Dar pentru acei utilizatori care sunt obișnuiți să folosească mai multe dispozitive și/sau cartele SIM, situația este mai puțin plăcută. În cazul unei perechi Mini/Micro, puteți încerca să vă descurcați cu așa-numitele adaptoare/adaptoare (desigur, după înlocuirea tuturor cardurilor în format Mini cu carduri în format Micro). Nu există avantaje în această poveste, ci doar dezavantaje - trebuie să purtați piese suplimentare cu dvs. și, în plus, adaptorul poate deteriora contactele conectorului în timpul înlocuirii (sau ansamblul se poate bloca chiar în slot).

În ceea ce privește schimbarea cardurilor, modalitatea oficială este să vizitați salonul operatorului dvs., să scrieți o cerere, să așteptați și toate astea. În plus, dacă ai dintr-o dată unele înregistrări pe card, va trebui să ai grijă să le salvezi. O opțiune mai accesibilă în ceea ce privește timpul petrecut este să contactați numeroase ateliere, unde cardul dvs. va fi tăiat cu un instrument special în câteva secunde (apropo, saloanele mari și chiar operatorii înșiși fac acest lucru). Dacă într-adevăr nu doriți să mergeți nicăieri, atunci un cuțit ascuțit și o mână puternică pot rezolva cu succes problema. Pentru prima dată, o imprimare de pe Internet cu o diagramă de „tăiere” poate fi utilă (vezi, de exemplu,).

Cu Nano-SIM situația este mai complicată, deoarece atât dimensiunile liniare, cât și grosimea cardului sunt mai mici. Metodele rămân aceleași. Dar în prezent, primul dintre ele ar trebui recunoscut ca fiind cel mai corect. Cu toate acestea, având în vedere prevalența și costul dispozitivului, pentru care este posibil să aveți nevoie de un Nano-SIM, aceasta nu ar trebui să fie o problemă.

Astăzi, fiecare proprietar de telefon mobil are cel puțin o cartelă SIM. Suntem atât de obișnuiți cu aceste bucăți mici de plastic cu contacte placate cu aur, încât nici nu ne gândim la ce miracol al tehnologiei folosim.

Desenând pe tema „Secretele cartelelor SIM”

Cum au apărut cardurile SIM

SIM înseamnă Subscriber Identification Module sau Subscriber Identification Module. După cum sugerează și numele, cartela SIM servește la identificarea abonatului în rețeaua celulară.

card SIM

La început, identificarea utilizatorului în rețea a fost efectuată numai pe baza numărului de fabrică al unui telefon mobil -. Când erau puțini abonați și producători de echipamente, această abordare era justificată. Ca urmare, echipamentul, adică telefonul mobil și abonatul, au fost identificate cu un singur cod. Printre altele, această abordare a creat o dependență completă de, să zicem, pachetul de servicii și numărul de telefon de pe dispozitiv. Adică, după ce ți-ai schimbat telefonul mobil, a trebuit să mergi la biroul operatorului, astfel încât numerele de serie ale telefonului tău să fie introduse în baza de date. Dacă telefonul dvs. mobil s-a defectat, a durat ceva timp până să puteți utiliza din nou serviciile de comunicații.

Ar fi mult mai convenabil să existe identificarea abonatului independent de telefon. Această idee a fost ghidată de dezvoltatorii standardului GSM, care au propus separarea identificării abonaților și a echipamentelor. Compania finlandeză Radiolinija a fost prima care a aplicat această idee în 1991.

Schema de identificare propusă este încă în vigoare astăzi. În special, așa cum am spus deja, o cartelă SIM este utilizată pentru a identifica un abonat în rețelele celulare GSM (precum și în multe altele). Pentru a fi complet, observăm că telefoanele mobile moderne sunt identificate de sistem folosind un număr de 15 cifre - International Mobile Equipment Identifier).

După ce am vorbit despre istoria cartelelor SIM, să încercăm să aruncăm o privire mai atentă asupra acestor dispozitive interesante.

Ce este o cartelă SIM: scop și dezvoltare

Pe scurt, o cartelă SIM este un computer. Cartela SIM conține un microprocesor, magistrale pentru intrarea și ieșirea informațiilor, un set tipic de tipuri de computere de memorie ROM (memorie numai în citire), RAM (memorie operațională), EEPROM (reinscriptibil). Cardul stochează diverse date, dintre care unele le manipulează cu grijă extremă pentru a asigura siguranța abonatului.

În special, pe card sunt stocate următoarele informații:

Vă rugăm să activați JavaScript pentru a vedea comentariile oferite de Disqus. comentarii alimentate de Disqus

Vezi si:

Postat de: bourbon
Buna ziua!
Dar totuși, spune-mi cum să-l sparg, astfel încât să arate aproape la fel ca înainte de pauză

Postat de: Smart anonim
Ascultă ultimul comentariu despre codurile PIN și PACK. Dar gândește-te la asta, cu cât este mai multă protecție, cu atât este mai rău pentru tine. Dacă telefonul tău este blocat, oricine îl poate deschide, dar dacă nu este blocat, cineva te poate suna.

Postat de: Andrey
Am o întrebare: este posibil să-mi găsesc cartela SIM, care funcționează în prezent, dar nu știu unde se află telefonul?

Postat de: evgen
va rog sa-mi spuneti cum mai pot sparge COMP128v2, altfel cardurile mele SIM de noua generatie nu pot fi copiate, poate stie cineva????

Postat de: sexmachine
AICI UTILIZAȚI ID-ul 9503140707

Postat de: LOH
nu stocați imsi și kai pe computer

Introducere

Dezvoltatorii de dispozitive M2M caută în mod constant modalități de a îmbunătăți calitățile consumatorilor ale produselor lor, cum ar fi dimensiunile generale, intervalul de temperatură de funcționare, fiabilitatea, ușurința de utilizare etc. Acest lucru devine posibil în mare parte datorită îmbunătățirii bazei elementului electronic. Acest proces nu a ocolit cardurile SIM (Subscriber Identification Module) utilizate în toate dispozitivele GSM. Cardurile SIM convenționale au devenit recent disponibile într-un nou factor de formă - sub formă de microcircuite într-un pachet miniatural VQFN-8. Astfel de carduri SIM sunt mai corect numite cipuri SIM. Apariția cipurilor SIM pe piața componentelor electronice de vânzare gratuită a deschis noi oportunități pentru industria dispozitivelor GSM, precum sistemele de monitorizare și securitate a transporturilor, echipamente de telecomunicații și puncte de vânzare, dispozitive medicale și complexe de telemetrie.

Cip SIM - alegere M2M

Cipurile SIM (Fig. 1) respectă standardul ETSI TS 102.671 și sunt proiectate pentru montarea direct pe o placă de circuit imprimat folosind metoda de lipire. Din punct de vedere funcțional, cipul SIM nu diferă de o cartelă SIM obișnuită (Fig. 2) și are același scop - identificarea unui dispozitiv GSM în rețeaua celulară GSM/UMTS a operatorului pentru accesul la serviciile de comunicații vocale, SMS și transmisie de date digitale prin Tehnologii GPRS sau CSD. Din punct de vedere istoric, pentru a identifica un dispozitiv GSM într-o rețea, au fost utilizate inițial carduri SIM pe bază de plastic de dimensiunea unui card de credit (86x54 mm), care trebuiau introduse manual într-un telefon mobil. În procesul de popularizare a comunicațiilor celulare și odată cu apariția telefoanelor mobile din ce în ce mai compacte, cartela SIM a scăzut doar în dimensiune (25x15 mm), rămânând totuși din plastic (Fig. 2).

Orez. 1. Aspectul cipului SIM (5×6 mm)

Orez. 2. Aspectul cartelei SIM

Până în prezent, cartela SIM este un dispozitiv separat și este distribuită de operatorii de telefonie celulară ca un serviciu, care se adresează în primul rând pieței de masă, casnice. Nu este un secret pentru nimeni că cerințele tehnice pentru aparatele de uz casnic sunt mult mai blânde decât cerințele pentru dispozitivele industriale.

Este necesar să acordați atenție faptului că un cip SIM poate funcționa în rețeaua unui singur operator. Nu îl puteți „comuta” de la un operator la altul. Pentru ca un dispozitiv să funcționeze în rețeaua mai multor operatori, acesta trebuie să aibă numărul necesar de cipuri de la operatorii corespunzători. Datorită standardului, parametrii de instalare ai cipurilor SIM sunt aceiași, iar producătorul poate produce același dispozitiv GSM, indicând cipurile SIM de la diferiți operatori în documentația de proiectare ca un înlocuitor acceptabil.

Avantajele chipului SIM

În dispozitivele industriale, utilizarea cipurilor SIM în locul cartelelor SIM este cea mai corectă soluție tehnică datorită caracteristicilor lor tactice și tehnice mai avansate. Avantajele cipurilor SIM față de cardurile SIM sunt evidente:

• dimensiuni de gabarit 5×6 mm;
• montaj prin lipire;
• interval de temperatură de funcționare -40…+105 °C;
• durata de viata 13 ani;
• lipsa unui contor de reînregistrare.

De menționat că avantajele cipurilor SIM sunt determinate de faptul că sunt incluse în cerințele tehnice obligatorii ale sistemului auto ERA-GLONASS. O cartelă SIM obișnuită nu îndeplinește cerințele stricte pentru terminalele sistemului de răspuns în caz de urgență și nu poate fi utilizată în terminalele vehiculelor ale acestui sistem.

Un dispozitiv GSM cu un cip SIM este fundamental diferit de un dispozitiv similar cu o cartelă SIM: este mai compact; capabil să funcționeze în domeniul de temperatură industrial (-40…+85 °C) în condiții de vibrații puternice și umiditate ridicată; nu se teme de lovituri. În plus, nu există nicio gaură în carcasă pentru un suport pentru cartela SIM, ceea ce înseamnă că dispozitivul este impermeabil și, important, rezistent la vandal - este imposibil să scoateți cipul SIM din acesta pentru a-l introduce într-un slot standard pentru telefonul mobil. , ceea ce elimină posibilitatea traficului irosit.

Acces cip SIM la serviciile celulare

Procesul de înlocuire a cartelelor SIM cu cipuri SIM este o nouă direcție pe piața rusă de electronice M2M, venită din Occident. Astăzi, toți principalii operatori celulari ruși au stăpânit deja lucrul cu ei și sunt gata să conecteze cipurile SIM încorporate în orice dispozitiv GSM.

Ciclul de viață al unui dispozitiv care utilizează un cip SIM poate fi împărțit în două părți - înainte de vânzare și după ce dispozitivul este vândut utilizatorului final. Din momentul în care cipul este montat pe o placă de circuit imprimat și până când este vândut, dispozitivul nu are acces la serviciile de comunicații celulare, deoarece proprietarul său nu este atribuit cipul SIM. Cipul SIM este într-o stare preactivată.

După achiziționarea unui dispozitiv cu cip SIM, proprietarul acestuia, persoana responsabilă cu plata costurilor de trafic, trebuie să contacteze operatorul de telefonie mobilă pentru a încheia un contract de abonament. Dacă un contract cu un operator a fost deja semnat, este permis să lucreze cu cipuri SIM în cadrul contractului actual. Baza pentru încheierea unui contract de abonament pentru un astfel de dispozitiv este o aplicație, un pachet de documente și numărul (numerele) ICCID (ID-ul cardului de circuit integrat - un număr unic de identificare al cipul SIM). Este important ca acest număr să fie marcat clar pe corpul și pe ambalajul dispozitivului GSM, astfel încât să poată fi citit cu ușurință. Este recomandabil ca acest număr să fie duplicat cu un cod de bare pentru a simplifica contabilitatea în timpul producției în masă.

Corectitudinea numărului ICCID declarat este verificată de operator la momentul încheierii contractului de abonament. Numărul ICCID este considerat corect dacă ultima cifră (suma de control) se potrivește cu suma de control calculată de algoritmul Luhn pe baza primelor cifre ale numărului ICCID.

Rămâne o întrebare tehnică. Cum să obțineți ICCID? În timpul procesului de producție a unui dispozitiv GSM. Modulul GSM inclus în dispozitiv, atunci când este pornit, poate citi ICCID-ul în format digital folosind o comandă AT emisă de la microprocesor. Microprocesorul, la rândul său, poate transmite acest număr printr-o interfață serială către computerul de banc, care imprimă ICCID-ul pe o imprimantă pe hârtie de marcare auto-adezivă. În continuare, această hârtie ar trebui să fie lipită de dispozitiv.

Operatorii de telefonie mobilă ruși permit gestionarea electronică a documentelor pentru abonații lor (persoanele juridice) pentru a simplifica și accelera procesul de conectare a dispozitivelor nou achiziționate cu cipuri SIM.

Integrarea cipului SIM în dispozitiv

Nu va dura mult timp pentru ca un dezvoltator de dispozitive GSM să descopere cum să conecteze un cip SIM la un modul GSM. Cipul, ca și cartela SIM, are contacte VCC, I/O, RST, CLK și GND, iar diagrama sa de conectare nu diferă aproape deloc de schema de conectare pentru cartelele SIM (Fig. 3), cu o singură excepție: necesitatea o diodă de protecție în cazul cipurilor SIM, este eliminată, deoarece este eliminată posibilitatea deteriorării liniilor prin electricitatea statică. Diodele de protecție sunt recomandate pentru dispozitivele cu cartelă SIM în care utilizatorul ar putea atinge contactele electrice ale suportului și „descarcă” dispozitivul.

Orez. 3. Schema de conectare a cipul SIM la modulul GSM

Datorită identității cipurilor SIM și a cartelelor SIM, este posibil să conectați un cip SIM în combinație cu o cartelă SIM la un modul GSM. În același timp, dezvoltatorul dispozitivului trebuie să asigure multiplexarea corespunzătoare între modulele de identificare.

Dacă dezvoltatorul cu greu trebuie să editeze circuitul electric, atunci designul plăcii de circuit imprimat se va schimba semnificativ - va fi eliberat mult spațiu pe ea. Cipul SIM este realizat în factorul de formă VQFN-8 și ocupă doar 30 mm 2 pe placa de circuit imprimat (Fig. 4). Pinout-ul microcircuitului este standard, este prezentat în Fig. 5.

Orez. 4. Dimensiunile totale ale cipul SIM VQFN-8

Orez. 5. Pinout chip SIM

Pornire rapidă

Deoarece cipurile SIM pot fi acum clasificate ca componente electronice, a devenit posibil să le achiziționați de la partenerul oficial al operatorului de telefonie mobilă. MT-System, unul dintre cei mai mari furnizori de componente radio-electronice din Rusia și CSI, este singura companie care furnizează oficial cipuri SIM [,

Acum, în vremea noastră, probabil că nicio persoană nu își poate imagina viața fără comunicații mobile. Un telefon mobil devine un lucru indispensabil în orice situație. Și, după cum arată experiența, legătura dintre un telefon mobil și proprietarul acestuia poate fi invidia celor mai cunoscuți operatori de telefonie mobilă.

Efectuați acest experiment: nu luați telefonul mobil cu dvs. timp de cel puțin 1-2 zile. Pot spune imediat cu siguranță că veți regreta de mai multe ori. Dar întâlnirile, apelurile și tot ce am ratat pentru că nu aveam telefon mobil? - tu spui.

Și dacă te gândești bine, toate aceste sentimente sunt cauzate de absența unei mici bucăți de plastic și a semiconductorilor. Dar de ce, dacă telefonul ne este atât de drag, știm atât de puține despre el?

Să învățăm ceva astăzi, de exemplu, despre o cartelă SIM.

Ce ar putea fi interesant la asta, ai putea spune, și ai greși. La urma urmei, o cartelă SIM poate fi comparată cu inima telefonului tău. La prima vedere, totul este simplu. Dar, pe de altă parte, o cartelă SIM este un supercip sau un microcomputer. Dar totuși, capacitățile sale nu sunt utilizate la maximum.

Acum despre microprocesor.

Ca toate celelalte dispozitive din această clasă, microprocesorul cartelei SIM este controlat prin comenzi. În momentul de față cunoaștem 18 echipe. Este posibil să existe comenzi nedocumentate de care nu suntem încă la curent. Atenție, pregătiți-vă să vă imaginați cartela SIM ca pe un computer cu drepturi depline (deși unul mic). Acest dispozitiv inteligent conține un microprocesor încorporat. Așa cum am spus deja, este controlat de echipe. Și în memoria încorporată, așa cum probabil ați ghicit deja, informațiile sunt stocate. Este strict structurat. Calculatorul tău se blochează uneori? Avand in vedere ca o cartela SIM este acelasi computer, doar unul mic, va avertizez: ca si fratele sau mai mare, un calculator, sunt cateva defecțiuni in functionarea cartelei SIM.

Deținătorii fericiți de carduri SIM pot primi apeluri și pot efectua singuri apeluri, precum și pot folosi alte servicii (de exemplu, transferul de informații). Și dacă s-a înregistrat în rețea, atunci identificarea lui este cheia utilizării fondurilor.

Desigur, de îndată ce se aude undeva mirosul de bani, sunt imediat oameni care vor să beneficieze de el. Și, desigur, deloc într-un mod sincer. Din fericire, producatorii doresc sa ofere utilizatorului posibilitatea de a-si proteja cat mai mult obiectele de valoare. În acest scop, codurile, parolele, cifrurile și așa mai departe au fost inventate de mult timp. Și cartela SIM este, de asemenea, protejată. Pentru a accesa fiecare cartelă SIM, trebuie să-i cunoașteți codul PIN (Numărul de identificare personală). Este unic pentru fiecare cartelă SIM, iar utilizatorul îl poate afla atunci când cumpără cartela SIM în sine. Pentru a avea acces la aproape toate funcțiile cardului, trebuie să vă amintiți acest cod. Fără el, nu veți putea folosi unele funcții. În cazul unei erori (utilizatorului i se oferă trei încercări), identificarea nu are loc și cardul este blocat. Dacă introduceți codul PIN incorect de trei ori, cartela SIM va fi blocată. Îl puteți revigora tastând un cod PUK special (Personal Unblocking Key). Dar dacă îl introduceți incorect de 10 ori la rând, cartela SIM va „muri”.

Încă de la început, ambele coduri trebuiau să fie formate din 8 caractere. Dar, deoarece PIN-ul este folosit mai des decât PUK, pentru ușurință de reținut, acesta a fost format din 4 cifre. Dar PUK nu și-a schimbat lungimea. Pentru comoditate, unii abonați elimină protecția de pe cartela SIM. Adică, pentru orice eveniment (inclusiv atunci când este pornit), telefonul nu necesită un cod de la dvs. Puteți elimina protecția prin meniul telefonului.

Pe lângă codurile PIN și PUK, există coduri PIN2 și PUK2. Cu ajutorul lor, puteți deschide funcții și funcții suplimentare ale cartelei SIM (puteți bloca apelurile primite sau efectuate și așa mai departe). Și această protecție poate fi înlăturată. Abonatul poate face acest lucru singur.

Statisticile arată că deteriorările mecanice cauzează cele mai multe daune în funcționarea unei cartele SIM. La urma urmei, Simka este atât de fragilă! Iar telefoanele moderne au sloturi și mânere foarte dure pentru cartelele SIM. Din nou, conform statisticilor, majoritatea cărților se sparg în acest slot.

Desigur, acum puteți restaura