Модуль подлинности абонента (SIM-карта)

SIM-карта представляет собой [85] пластиковую карту с встроенной микросхемой (Integrated Circuit Card) размером 85,5x54x0,76 мм (в соответствии со стандартом ISO 7816), которая состоит из процессора (Central Processing Unit – CPU), постоянной энергонезависимой памяти (Read Only Memory – ROM), оперативной памяти (Random Access Memory – RAM) и переписываемой памяти (Electrical Erasable Programmed Read Only Memory – EEPROM).

В ROM хранятся операционная система карты, алгоритмы аутентификации; RAM предназначена для проведения вычислительных операций; EEPROM – переписываемая программируемая память, предназначенная для хранения:

- специальных данных и/или программ производителя карт;

- индивидуальных параметров SIM-карты, записываемых при персонализации карт и необходимых для работы карты в сети;

- личной информации абонента – записных книжек, набора коротких сообщений.

Признанными мировыми лидерами в производстве SIM-карт являются компании: Gem-plus, Shlumberger, ORGA Kartensysteme, Gieseke & Devrient, Oberthure, Bull, использующие в своих картах микросхемы производства Siemens, Hitachi, Philips.

Уже на ранней стадии разработки GSM стало ясно, что из-за сложности новый стандарт необходимо внедрять поэтапно, фазами, добавляя новые функции и услуги. Так же пофазно эволюционировали и SIM-карты. Фаза 1, с которой в 1992 г. начался путь нового стандарта, предлагала абоненту довольно ограниченный набор услуг, основными из которых были: передача голоса, короткие сообщения точка-точка, передача/прием факсов/данных, а также некоторые дополнительные сетевые услуги: переадресация звонка (Call Forwarding), запрет вызова (Call Barring).

Соответственно на SIM-карту фазы 1 возлагались только базовые функции [85], а именно: аутентификация абонента сети, идентификация пользователя телефона через механизм PIN/PUK-кодов (PIN – Personal Identification Number – персональный идентификационный номер, PUK – PIN Unblocking Key – код разблокировки) и возможность активации/дезактивации этого механизма. SIM-карта фазы 1 имела стандартные размеры банковской карты (85,5x54x0,76 мм), напряжение питания 5 В, объем памяти EEPROM 3 Кбит и позволяла хранить одно короткое сообщение (Short Message) и до 50 номеров в записной книжке ADN (Abbreviated Dialling number).

Однако уже через несколько лет уменьшение размеров аппаратов привело к необходимости уменьшить размеры SIM-карты. Производители карт нашли выход, выпустив карту стандартного размера (тем самым обеспечив совместимость со старым модельным рядом трубок), но с выламываемой частью размером 15x25 мм, в которой и находится чип. Такие карты (так называемые Plug-in) специфицированы в стандарте GSM 02.17.

На 1995 г. приходится становление фазы 2 развития сетей стандарта GSM [85]. Этот этап характеризуется предложением абоненту новых сетевых услуг и развитием уже существующих возможностей. Что касается изменений в SIM-картах, то прежде всего это увеличение памяти EEPROM до 8 Кбит, а затем и до 16 кбит, что привело к увеличению числа хранимых коротких сообщений до 10...30, а записной книжки ADN – до 100...250 записей. Кроме того, в фазе 2 появились функции, связанные с использованием кода PIN2, хранящегося на карте. К последним относятся услуга Advice of Charge – АоС (информация о стоимости) и режим Fixed Dialling Number – FDN (ограниченный набор номеров). В случае АоС абонент может записать на карте стоимость минуты разговора в желаемой валюте и максимальную стоимость разговора. При поддержке этой услуги на сети абонент во время сеанса связи видит текущую стоимость на дисплее аппарата.

Режим FDN позволяет совершать звонки только по номерам, хранящимся на SIM-карте в специальной записной книжке, доступ к которой определяется кодом PIN2. Максимальное число записей в книжке FDN определяется оператором и для карт EEPROM 16 Кбит может достигать 50.

На этом же этапе произошло еще одно важное изменение в SIM-картах [85]. Чтобы увеличить срок работы заряженной батареи, производители карт и аппаратов договорились об изменении напряжения питания SIM-карт с 5 до 3 В. Специфицированные в GSM 11.12 SIM-карты З В пригодны для использования в аппаратах как «старого» модельного ряда, так и в новых, по-прежнему обеспечивая совместимость аппаратов/карт.

Развитие существующих сетей стандарта GSM, появление новых операторов и систем связи побуждало компании предлагать абоненту все новые и новые услуги, делающие конкретную сеть более привлекательной и конкурентоспособной. Это привело к появлению в 1997 г. технологии SIM application ToolKit (STK), относящейся к фазе 2+ развития GSM и позволяющей предоставлять абоненту удобный доступ к дополнительным услугам, прежде всего информационным (информация о погоде, курсе валют, расписания и др.), а также реализовать GSM-банкинг [85].

Технология STK базируется на возможностях карт управлять телефоном с помощью специальных команд. При использовании абонентом SIM-карты и аппарата фазы 2+ на дисплее появляется дополнительная ветка меню, подпункты которой позволяют абоненту инициировать различные программы-приложения, хранящиеся в памяти карты. Результатом выполнения приложений является отсылка аппаратом без участия человека короткого сообщения или установление вызова по определенному номеру. Естественно, что новые задачи потребовали разработки новой операционной системы карты и увеличения объема памяти EEPROM для размещения приложений.

Конец 1990-х годов был отмечен быстрым ростом роли информационных технологий, в частности Интернета, в повседневной жизни. Технология SIM application ToolKit позволила разработать и предложить абонентам GSM возможность пользоваться электронной почтой и Интернетом, не теряя мобильности и не используя дополнительных устройств – персонального компьютера или ноутбука. Для реализации таких возможностей в памяти карты размещается специальное STK-приложение (в случае мобильного Интернета – STK-браузер), а на сети добавляется шлюз между центром коротких сообщений и сервером, включенным в Интернет.

2000 год был ознаменован появлением новой технологии в сетях мобильной связи – технологии WAP (Wireless Application Protocol – протокол беспроводных приложений), также позволяющей абоненту иметь мобильный доступ в Интернет. В этой технологии программа-браузер находится не на карте, а в памяти аппарата. Для обеспечения процедуры авторизации пользователя, которая может понадобиться в некоторых приложениях (доступ к базам данных, электронная коммерция), в WAP-технологии предусматривается использование шифрования с открытым ключом – Public Key Infrastructure (PKI). Соответственно необходим элемент, по функциям сходный с SIM – так называемый модуль WIM (WAP Identity Module), хранящий алгоритм и сертификаты [85].

Одним из главных направлений совершенствования SIM-карт является дальнейшее увеличение доступной для абонента памяти, что позволит значительно увеличить объем пользовательской информации, а также возможности записанных на SIM-карту приложений. По концепции сетей связи 3-го поколения предполагается обеспечить для абонента возможность хранения до 5000 записей. При этом записная книжка в сегодняшнем понимании трансформируется в персональную базу данных абонента.