SIM卡（Subscriber Identity Module）即用戶識(shí)別卡，作為信息傳輸媒介工具載體，承載著信息的無線連通。在國內(nèi)，無線終端接入三大運(yùn)營商，到現(xiàn)在為止，還是需要借助該載體。

各位接觸網(wǎng)絡(luò)通信，特別是接觸移動(dòng)通信的朋友，對(duì)SIM卡的使用有著深刻的體會(huì)，手機(jī)SIM卡經(jīng)歷了mini卡（25mm×15mm×0.8mm，圖一最下面） Micro Sim（12x15mm×0.8mm圖一左上）和Nano SIM（12.3mm×8.8mm×0.7mm圖一右上）。

圖一：SIM卡尺寸

今天我們就聊聊這個(gè)看起來“簡單”的小卡片。

1、SIM卡的構(gòu)成

對(duì)于我們常見的SIM卡，通常由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O電路組成，從構(gòu)成上來看，SIM卡簡直就是一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)。用戶使用SIM時(shí)，實(shí)際上是手機(jī)向SIM卡發(fā)出命令（其實(shí)可以理解為兩個(gè)mcu通過IIC進(jìn)行通信，接口詳細(xì)描述見第二部分），SIM卡應(yīng)該根據(jù)GSM規(guī)范來執(zhí)行或者拒絕，由此可見SIM卡并不是單純的信息存儲(chǔ)器，而是進(jìn)行了數(shù)據(jù)的認(rèn)證和加密等操作。

2、SIM卡的硬件管腳

Sim卡的接觸點(diǎn)通常有8個(gè)，分別是VCC，GND，RST，VPP?，CLK?，IO，CC4和CC8。

圖二：SIM卡管腳

而卡座則分為6pin的和8pin的，主要用來做SIM卡的檢測(cè)使用。對(duì)于SIM卡的7和8，內(nèi)部是短接的，通常我們將一個(gè)管腳接地，另外一個(gè)上拉到VCC，并連接到MCU的一個(gè)普通IO口，當(dāng)IO口檢測(cè)到高電平，說明SIM卡沒有插入，當(dāng)MCU檢測(cè)到低電平，則表明SIM卡插入，這時(shí)可進(jìn)行SIM卡的識(shí)別流程。

3、如何使用SIM卡

通常的SIM卡硬件電路設(shè)計(jì)如下，在設(shè)計(jì)中，特別需要注意ESD保護(hù)，高頻干擾的過濾。

圖三：SIM卡硬件設(shè)計(jì)原理圖

在PCB設(shè)計(jì)中，需要將ESD保護(hù)器件，旁路電容和串聯(lián)電阻靠近SIM卡座放置，這樣可以預(yù)防ESD和高頻干擾，同時(shí)要做好各個(gè)信號(hào)線的保護(hù)。

4、SIM卡的7碼

我們比較熟悉的SIM卡編號(hào)有背面有20位數(shù)字組成的IC唯一標(biāo)識(shí)號(hào)ICCID，這個(gè)ID號(hào)如同該SIM卡的身份證，是全球唯一的號(hào)碼，除此之外，SIM卡還有一個(gè)SIM卡對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼是比較常用的號(hào)碼。但是，SIM卡有一個(gè)典型的“7碼”，具體如下： MSISDN、Ki、PIN、PUK、IMSI、TMSI、ICCID。由于這些號(hào)碼被運(yùn)營商牢牢把控，普通用戶如果更換運(yùn)營商只能更換實(shí)體的SIM卡，現(xiàn)在流行的逐漸推廣的攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)因?yàn)樯婕暗礁骷疫\(yùn)營商的市場(chǎng)機(jī)密，所以到現(xiàn)在為止還是雷聲大，雨點(diǎn)小。

5、不利用SIM卡能否連接運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)

這個(gè)問題是可以負(fù)責(zé)任的告訴大家，是可以的。前幾天蘋果新版手機(jī)已經(jīng)接納了eSIM，這使得國內(nèi)外的卡商為止一震。蘋果一向都引領(lǐng)潮流，雖然最近幾年閑的皮軟，但是，這個(gè)eSIM技術(shù)被蘋果玩起來，也會(huì)對(duì)圈內(nèi)引起不小的震動(dòng)。

6、什么是eSIM

現(xiàn)在說的eSIM（Embedded-SIM）卡有兩個(gè)概念，要向大家闡述清楚，一種是實(shí)體的SIM卡，也就是我們說的貼片SIM卡，這比卡片式樣的SIM卡小了很多，如下圖所示。

圖四：實(shí)體esim

另外一種eSIM叫軟SIM，也就是我們說的真正意義上的eSIM，是將傳統(tǒng)SIM卡直接嵌入到設(shè)備芯片上，而不是作為獨(dú)立的可移除零部件加入設(shè)備中，用戶無需插入物理SIM卡，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的接入。使用這種類型的eSIM一方面可以節(jié)約硬件成本，另一方面可以節(jié)約PCB空間，據(jù)筆者了解，他的安全性和實(shí)體SIM卡一致。比較有代表意義的是2018年9月5日，中國移動(dòng)天津公司物聯(lián)網(wǎng)esim卡在津正式商用。

如今伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各家運(yùn)營商都在暗地里推廣這項(xiàng)業(yè)務(wù)，已經(jīng)有不少設(shè)備供應(yīng)商完成了運(yùn)營商對(duì)接，據(jù)筆者了解，這種eSIM技術(shù)對(duì)于普通用戶，暫時(shí)看是不會(huì)開放的。

上文說到SIM卡是一個(gè)微型控制器系統(tǒng)，那么，是否有被復(fù)制的風(fēng)險(xiǎn)呢？答案是肯定的，任何一個(gè)事物，只要有接口就一定能夠被復(fù)制，現(xiàn)在比較有技術(shù)含量的復(fù)制SIM卡做法是那就是暴力算法，利用原卡的用戶識(shí)別碼IMSI、SIM卡序列號(hào)以及鑒權(quán)密鑰Ki進(jìn)行復(fù)制。

這種eSIM技術(shù)通過使用SIM卡的“7碼”，并調(diào)用運(yùn)營商公布的函數(shù)接口通過高安全性的加密算法和經(jīng)過運(yùn)營商認(rèn)證的空口接口和數(shù)據(jù)管理機(jī)制，完成eSIM信息和運(yùn)營商數(shù)據(jù)庫信息的交互和確認(rèn)，此時(shí)的“SIM卡”為一段程序代碼，嵌入到設(shè)備中。現(xiàn)在我們出國經(jīng)常使用的隨身wifi就是利用了這種技術(shù)，以后有機(jī)會(huì)在啰嗦下這方面的技術(shù)。

從現(xiàn)在看，eSIM可以通過空口下發(fā)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商的切換，但是也不是隨隨便便都能燒寫號(hào)碼，一方面運(yùn)營商不好收取通信費(fèi)用，另一方面涉及到所謂的市場(chǎng)機(jī)密，國內(nèi)推廣起來還有很長的路要走。

任何事物都要面臨著退出歷史舞臺(tái)的時(shí)刻，SIM卡也不例外，國內(nèi)短時(shí)間內(nèi)SIM卡是不會(huì)停止使用（涉及到SIM卡生態(tài)鏈，運(yùn)營商市場(chǎng)資源和國家層面管控），eSIM技術(shù)在國內(nèi)的推廣還需要一段時(shí)間。