一文看懂SIM卡

说到SIM卡,大家都不陌生。

现在是移动互联时代 ,几乎每个人都有手机。而在手机里,就有SIM卡 。

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这个指甲盖大小的玩意,已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

手机再牛逼,如果没有SIM卡 ,也是个废柴 。既不能打电话 ,也不能发短信,云计算更不能移动上网。

因为手机必须有“合法身份”,才能使用运营商的通讯网络,享受通信服务。

而你从营业厅买回来的SIM卡里面,“写入”了手机号,代表了你的“合法身份” 。

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那么 ,SIM卡就只是一个存储了“手机号”的小金属片吗?

并不是!

SIM卡的源码库内部构造

SIM卡,全名是Subscriber Identity Module(用户识别模块) 。因为它一直以卡片形式存在,所以我们都习惯叫它SIM卡  。

但实际上,SIM卡是一个装有CPU(微处理器)的芯片卡。

除了CPU之外 ,SIM卡上面还有程序存储器ROM、工作存储器RAM  、数据存储器EEPROM,以及串行通信单元 。

所以说  ,SIM卡,源码下载其实就是一台微型计算机 。

我们使用手机和SIM卡时 ,手机会向SIM卡发出命令,SIM卡根据标准规范来执行并反馈结果 。SIM卡并不是一张单纯的信息存储卡 。

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如果各位仔细观察SIM卡 ,会发现这个小金属片上面会被划分成不同的区域,有点像“图腾”。

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这些不同的区域,实际上是SIM卡和手机连接时 ,免费模板不同的触点连接。

SIM卡槽

不同的触点  ,有着不同的用处  。有的是给SIM卡供电,有的是为了手机和SIM卡交换数据 。

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电源(Vcc) 、复位(RESET) 、时钟(CLK)  、接地端(GND)、服务器租用编程电压(VPP)、数据I/O口(Data) 

在SIM卡上 ,究竟有哪些信息呢 ?

1 、由SIM卡生产厂商存入的系统原始数据 。

2 、由移动运营商在将卡发放给用户时注入的网络参数和用户数据 。包括鉴权和加密信息 、算法  、参数  。

3 、由用户自己存入的数据 。比如 ,短消息 、模板下载通讯录 、话费记数等 。

4  、用户在用卡过程中自动存入和更新的网络接续和用户信息类数据 。包括最近一次位置登记时的位置信息,临时移动用户号(TMSI)等。

这些数据信息中 ,第1类是写死无法修改的 ,第2类是只有专业部门才能查阅和更新的  ,第3 、4类才是手机可以读写更新的 。

所以说,SIM绝不只是存了一个「手机号码」那么简单。

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SIM卡的发展史

说完SIM卡的构造,我们再来看看它的历史 。

SIM卡作为通信史上的一个伟大发明,其实诞生超过30年了 。

上世纪90年代 ,GSM在欧洲诞生 ,并在全球迅速普及 。

1991年 ,德国捷德公司开发了世界上第一张SIM卡,随后卖了300张给芬兰运营商Radiolinja。

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沃达丰的Orbitel 901,发出了第一条短信的GSM移动电话 ,也是第一部插入了SIM卡的移动电话 。

问一个问题,大家知道为什么现在新办的SIM卡,都会嵌入在一张名片大小的卡片上吗?

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除了这样更方便携带之外,还有一个很重要的原因——因为最开始的SIM卡 ,就是名片那么大的(也就是和银行卡一样大) 。使用时,必须整张卡  ,塞进手机里 。

标准卡(原卡) VS 银行卡

上面这个才是真正的「标准SIM卡」 ,也叫“原卡”。

我们国家移动通信起步晚 ,大部分人最早接触的SIM卡 ,是这样的——

Mini SIM卡(红框内)

上图这种卡,我们通常以为是标准SIM卡,其实不是 。它叫「Mini SIM卡」 ,是手机小型化之后 ,在原卡基础上发展出来的  。

2010年 ,欧洲电信标准协会(ETSI)再从Mini SIM发展出「Micro SIM卡」 。Micro SIM卡首次使用在苹果公司所推出的iPad及iPhone 4 ,后续iPhone 4S、iPad 2等众多智能手机都有采用 。

Micro SIM 和 iphone4

2011年  ,又是苹果公司,提出「Nano SIM卡」标准 ,经过2012年的一番竞争(战胜了诺基亚  、RIM、摩托罗拉联合提交的方案) ,该标准被ETSI采纳为4FF标准。Nano SIM卡最早被应用在iPhone 5与iPad mini。

Mini SIM 、Micro SIM 、Nano SIM(从左到右)

所以,独立实体形态的SIM卡,一共有四个标准。

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连SIM卡都减肥成功了,你还有什么理由不努力 ?

关于SIM卡的变化 ,大家其实都看得出来了,并不是什么技术的重大进步 ,说白了 ,就是剪塑料(剪卡)。

剪卡

剪卡如今也是一件很常见的事情,淘宝买个剪卡器 ,自己就能剪 。

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小卡也可以通过卡托 ,变成大卡。

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其实 ,关于SIM卡  ,大家还有一个误解 。

一直以来,我们把手机卡都叫做SIM卡,这并不严谨。

SIM卡是属于GSM技术的,对于GSM的死敌——CDMA来说 ,它的手机卡,并不叫SIM 。

那早期的CDMA手机,用的是什么卡?

答案是——没有卡。

嗯,你没听错,早期的CDMA手机是不插卡的。而且 ,目前国际上的CDMA运营商(为数不多了) ,它们的手机也基本上是不插卡的。

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小枣君是搞CDMA出身的,对这个再清楚不过了 。当年我所参与的海外CDMA项目,那些运营商的C网手机都是不插卡的 。

那CDMA手机靠什么来拥有手机号码等信息呢  ?

有的是运营商直接在手机中写入号码,然后一起卖给用户 。

有的是通过OTA ,也就是Over The Air ,空中放号 。例如,买了全新的CDMA手机之后,第一次开机,按指定格式发一些消息,即可实现手机号码信息的写入,变成一部正常的手机,这就是一次OTA空中放号的过程。

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如果大家有点印象,很多年前iPhone刚火起来的时候,很多人去买国外的水货iPhone 4S  ,就会买到美国CDMA运营商Verizon的iPhone 4S ,当时被称为“V版”iPhone ,都是不能插手机卡的。

如果你要在中国用它,必须“找关系”,对手机进行“烧号”,才能使用 。其实 ,就是把你的电信号码“烧进”手机里面 ,实现机卡一体 。

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话说,当年中国加入WTO时,建了一张CDMA网络,后来辗转归了中国联通,再后来  ,又卖给中国电信。而我们也对这张C网做了一点“小改动”,就是必须有“卡槽”。

于是 ,中国这张CDMA网络 ,成了世界上唯一一张要插手机卡的CDMA网络 。

CDMA制式的手机卡  ,叫UIM卡 ,全名是User Identify Module ,很巧,中文名也叫用户识别模块 。

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Subscriber和User ,都有“用户”的意思。

通信行业里 ,通常用subscriber指代手机用户。

现在,UIM是由中国电信倡导,CDMA的大旗,也是中国电信勉强在扛(接近退网) 。

UIM和SIM除了技术制式上的区别之外 ,在外型尺寸 、作用功能方面几乎没有什么不同,所以大家通常也把UIM称为SIM 。

进入最近十年 ,因为设备小型化的需求,加上可穿戴设备以及物联网应用的蓬勃发展 ,nano SIM也无法满足需求  ,需要进一步减小模块的体积,甚至消灭实体模块 。

于是 ,就有eSIM、soft SIM等虚拟SIM技术 。

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