SIM卡的形態(tài)變遷 電子化的iSIM和eSIM

SIM卡是手機(jī)正常使用的基石，沒(méi)有它手機(jī)就是個(gè)“孤島”，只能充當(dāng)小號(hào)的平板電腦使用。步入5G時(shí)代后，有關(guān)是否需要換卡的聲音再度喧囂塵上，而超級(jí)SIM的概念也再度興起。今天就讓我們?nèi)婊仡櫜⒄雇幌耂IM卡的變遷和未來(lái)吧。

SIM卡的形態(tài)變遷

早期功能機(jī)和智能手機(jī)厚如“板磚”，安裝尺寸為25mm×15mm×0.8mm的標(biāo)準(zhǔn)SIM卡毫無(wú)壓力。但智能手機(jī)們隨后都開(kāi)始迷戀“性感身材”，其中尤以蘋(píng)果iPhone系列最為激進(jìn)，并最早向標(biāo)準(zhǔn)SIM卡“開(kāi)刀”。

2010年，iPhone 4首次商用MicroSIM卡，它的尺寸從標(biāo)準(zhǔn)SIM卡的25mm×15mm縮小到了15mm×12mm，可以幫手機(jī)節(jié)省下更多內(nèi)部空間。2012年，iPhone 5再度首發(fā)更迷你的Nano SIM卡，其尺寸只有早期SIM卡的1/2（見(jiàn)表），已經(jīng)達(dá)到了物理SIM卡的極限。在這個(gè)過(guò)程中，還催生了“剪卡”和“卡托”這種第三方業(yè)務(wù)。

各種SIM卡大小對(duì)比

之所以強(qiáng)調(diào)Nano SIM是“物理SIM卡”的極限，是因?yàn)檫€有一種SIM卡更小，它們就是電子SIM卡。

電子化的iSIM和eSIM

物理SIM卡屬于一種實(shí)體的“用戶身份識(shí)別模塊”，它需要以卡片的形式固定在手機(jī)的SIM卡槽內(nèi)才能激活使用。而電子SIM卡則是以芯片的形態(tài)直接被集成在手機(jī)體內(nèi)，而這種SIM卡現(xiàn)在還衍生出了iSIM和eSIM兩種分支。

什么是iSIM

其中，iSIM卡的概念比較新，它最早是由ARM在2018年初提出的概念，并被命名為“Kigen”嵌入式方案。我們可以將該方案理解為將射頻模塊以及SIM模塊直接集成進(jìn)SoC芯片，無(wú)需安裝物理SIM卡和額外的安全芯片就能隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還能減少企業(yè)生產(chǎn)所需的成本（完全無(wú)需卡槽等額外的硬件，由處理器安全模塊“軟硬模擬”）。

高通在MWC19上海展中也發(fā)布了類(lèi)似的iSIM技術(shù)，原理和ARM Kigen相似，驍龍移動(dòng)平臺(tái)SoC內(nèi)部集成了獨(dú)立安全處理單元（Secure Processing Unit），聯(lián)合第三方機(jī)構(gòu)就利用這個(gè)單元實(shí)現(xiàn)iSIM功能，支持離線支付、可信賴平臺(tái)模塊（TPM）功能、轉(zhuǎn)賬、電子身份和加密錢(qián)包等功能。

由于iSIM技術(shù)發(fā)布較晚，所以它的技術(shù)指標(biāo)也更加先進(jìn)，比如iSIM完整支持3GPP組織對(duì)于“5G SIM卡”的技術(shù)要求，在實(shí)際使用中能夠提供比現(xiàn)有實(shí)體SIM卡更高的安全性、隱匿性、甚至還具備專(zhuān)為5G時(shí)代設(shè)計(jì)的省電技術(shù)。

需要注意的是，在沒(méi)有得到運(yùn)營(yíng)商的廣泛支持以前，iSIM沒(méi)有半點(diǎn)普及的機(jī)會(huì)，至少在手機(jī)領(lǐng)域難有建樹(shù)，它其實(shí)更適合用于IoT領(lǐng)域，通過(guò)“幾乎零成本”的優(yōu)勢(shì)幫助物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)的能力。

什么是eSIM

和iSIM相比，eSIM技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。它的原理和iSIM比較像，只是iSIM將SIM卡功能集成進(jìn)了SoC，而eSIM則將SIM卡功能集成在一顆比Nano SIM卡更?。?mm×5mm）的安全芯片內(nèi)，所以它的成本要比iSIM技術(shù)要高，但通用性更好，而且已經(jīng)在國(guó)外商業(yè)化應(yīng)用了很長(zhǎng)時(shí)間。

從CDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)代開(kāi)始，國(guó)外銷(xiāo)售的很多手機(jī)都沒(méi)有SIM卡槽，想要開(kāi)通網(wǎng)絡(luò)需要找運(yùn)營(yíng)商“燒號(hào)”——將識(shí)別碼寫(xiě)入手機(jī)內(nèi)置的安全芯片之后再將手機(jī)號(hào)和手機(jī)綁定。實(shí)際上，這也是eSIM的激活流程。只是，使用CDMA網(wǎng)絡(luò)必須“燒號(hào)”的手機(jī)只能從歸屬的運(yùn)營(yíng)商處申請(qǐng)?zhí)柎a，而eSIM則可以由用戶選擇任意的運(yùn)營(yíng)商，堪稱是“攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)”的最佳利器。

可惜，eSIM至今也沒(méi)在國(guó)內(nèi)的手機(jī)領(lǐng)域得到推廣，三大運(yùn)營(yíng)商暫時(shí)也僅支持基于eSIM技術(shù)的“一號(hào)雙終端”——即智能手機(jī)依舊使用Nano SIM卡，而內(nèi)置eSIM的智能手表則可以寫(xiě)入與手機(jī)相同的電話號(hào)碼（主號(hào)碼），主號(hào)碼來(lái)電時(shí)兩個(gè)終端同振，任意終端均可撥出電話，但主附終端之間不能撥打電話。

究其原因，是eSIM的“識(shí)別碼”存在被盜的風(fēng)險(xiǎn)，一旦被黑客截取識(shí)別碼并燒錄到其他設(shè)備中，后果不堪設(shè)想。因此，運(yùn)營(yíng)商對(duì)eSIM技術(shù)在手機(jī)領(lǐng)域的推廣都持謹(jǐn)慎態(tài)度，自然會(huì)拖累其普及的進(jìn)度。另一方面，eSIM和iSIM的崛起會(huì)降低運(yùn)營(yíng)商的議價(jià)權(quán)，用戶無(wú)需去營(yíng)業(yè)廳，只要點(diǎn)幾下屏幕做個(gè)實(shí)名認(rèn)證就能改換門(mén)庭，還怎么維系高利潤(rùn)的賣(mài)卡業(yè)務(wù)？因此，電子SIM卡的未來(lái)，主要還得看運(yùn)營(yíng)商的“臉色”。

SIM卡在功能層面的演進(jìn)

近些年SIM卡除了形態(tài)發(fā)生了變化，它們?cè)诠δ軐用嬉苍诓粩嗟难葸M(jìn)之中。

從SIM到USIM

中國(guó)聯(lián)通用戶在從2G換3G手機(jī)的過(guò)程中曾經(jīng)歷了一波換SIM卡的奔波繁瑣、中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信則在3G換4G手機(jī)時(shí)全面換卡。那么，4G到5G還需要換卡嗎？

在解答這個(gè)問(wèn)題之前，咱們需要先弄清楚為什么要換卡。

我們都知道，手機(jī)信號(hào)在空氣中傳播的特性決定了它的安全系數(shù)非常低。早期2G SIM卡使用的是單向鑒權(quán)機(jī)制，即在接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)只對(duì)SIM卡做身份認(rèn)證。在3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，中國(guó)聯(lián)通的WCDMA網(wǎng)絡(luò)采用了全新的鑒權(quán)流程，用戶想開(kāi)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)必須更換“USIM卡”。

來(lái)自網(wǎng)上的一張非常生動(dòng)的2G SIM卡鑒權(quán)流程圖

和SIM卡相比，USIM卡升級(jí)到了雙向鑒權(quán)機(jī)制，通過(guò)AUTN（認(rèn)證令牌）可以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是能有效識(shí)別偽基站，大大提升安全屬性。同一時(shí)期，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA在3G網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，所以簡(jiǎn)化了鑒權(quán)流程，讓用戶無(wú)需換卡就能無(wú)縫切換到3G網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)電信的CDMA的鑒權(quán)機(jī)制自成體系，所以也無(wú)需換卡。

來(lái)自網(wǎng)上的一張非常生動(dòng)的USIM卡鑒權(quán)流程圖

到了4G時(shí)代，LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再允許按照GSM（2G網(wǎng)絡(luò)）的方式鑒權(quán)，也就是說(shuō)必須使用USIM卡。因此，當(dāng)年才會(huì)出現(xiàn)中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信用戶扎堆前往營(yíng)業(yè)廳換卡的盛況。如今5G時(shí)代以來(lái)，由于NR的注冊(cè)鑒權(quán)流程和LTE相差不大，不需要升級(jí)SIM硬件，因此現(xiàn)有的4G USIM卡都能直接被最新的5G手機(jī)識(shí)別并使用。

小提示：以iPhone 5為代表的手機(jī)為USIM卡的普及奠定了基礎(chǔ)，此類(lèi)新款手機(jī)僅支持Nano SIM卡，而這種迷你卡都是USIM標(biāo)準(zhǔn)。換句話說(shuō)，當(dāng)你去營(yíng)業(yè)廳換小卡時(shí)，就已經(jīng)完成了SIM卡向USIM卡的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5G SA安全增強(qiáng)SIM卡

正所謂“道高一尺，魔高一丈”。CFan曾經(jīng)報(bào)道過(guò)“GSM劫持+短信嗅探技術(shù)”，黑客通過(guò)技術(shù)手段誘使手機(jī)接入偽基站而強(qiáng)制切換到2G網(wǎng)絡(luò)，從而嗅探用戶的短信信息（驗(yàn)證碼）實(shí)現(xiàn)盜取個(gè)人隱私甚至盜刷轉(zhuǎn)賬的目標(biāo)。

此外，黑客早已實(shí)現(xiàn)了對(duì)4G USIM卡的破解復(fù)制，基本流程是利用第三方寫(xiě)號(hào)工具的途徑來(lái)破解獲得USIM卡中的OPC及KI密鑰，并利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于三大運(yùn)營(yíng)商4G數(shù)據(jù)在空白號(hào)卡中的第三方寫(xiě)入。

早前網(wǎng)上曾報(bào)道過(guò)一類(lèi)典型的“盜號(hào)”案例：手機(jī)突然沒(méi)信號(hào)了，原因是該號(hào)碼已被黑客寫(xiě)入到其他空白號(hào)卡中并完成了注冊(cè)，并利用盜來(lái)的號(hào)碼重置支付寶或銀行等APP的密碼，然后你的錢(qián)就沒(méi)了。

年初中國(guó)電信發(fā)布了《5G SA安全增強(qiáng)SIM卡白皮書(shū)》，被不少媒體解讀為使用5G手機(jī)或許更換SIM卡的新聞并在網(wǎng)上大肆傳播。實(shí)際上，“5G SA安全增強(qiáng)SIM”是一種比現(xiàn)有USIM安全系數(shù)更高的下一代SIM卡，針對(duì)還未大規(guī)模商用部署的SA網(wǎng)絡(luò)（獨(dú)立組網(wǎng)）進(jìn)行優(yōu)化，增加了5G移動(dòng)性管理、用戶身份隱私保護(hù)、安全認(rèn)證加強(qiáng)、GBA認(rèn)證、5G接入控制、5G USAT事件等功能。其主要特性是為用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供安全保障，并助力運(yùn)營(yíng)商發(fā)展第三方移動(dòng)應(yīng)用業(yè)務(wù)。

就筆者個(gè)人的感覺(jué)而言，如果5G SA安全增強(qiáng)SIM卡能解決USIM卡的漏洞，不怕破解復(fù)制和GSM劫持+短信嗅探，我寧可跑一趟運(yùn)營(yíng)商花點(diǎn)錢(qián)也要更換這種更安全的SIM卡。畢竟，現(xiàn)在手機(jī)就是錢(qián)包和保險(xiǎn)柜，5G時(shí)代因云、大數(shù)據(jù)和AI等技術(shù)的爆發(fā)會(huì)進(jìn)一步放大安全風(fēng)險(xiǎn)，有條件的話必須將風(fēng)險(xiǎn)扼殺在搖籃里。

就“白皮書(shū)事件”的正確解讀應(yīng)該是，如果你想在5G手機(jī)上享受更安全的5G服務(wù)，才需要更換為5G SA安全增強(qiáng)SIM卡。如果你不在意，繼續(xù)使用現(xiàn)有的4G USIM卡也沒(méi)人攔著你。

5G超級(jí)SIM卡

紫光國(guó)微從去年開(kāi)始就陸續(xù)攜手運(yùn)營(yíng)商推出了5G超級(jí)SIM卡，即將存儲(chǔ)卡與Micro USIM卡合二為一，同時(shí)還搭配有支持一鍵備份與恢復(fù)的智能APP。這意味著，我們平時(shí)可以將相機(jī)拍攝的照片視頻、在線緩存的電影以及微信QQ收集的美圖表情都保存在5G超級(jí)SIM卡里，可最大限度節(jié)省手機(jī)本地的存儲(chǔ)空間。

可惜，5G超級(jí)SIM卡僅適用于使用“三選二”SIM卡托的手機(jī)，而如今很多中高端手機(jī)都已經(jīng)不再支持存儲(chǔ)卡擴(kuò)充，也就是不符合安裝5G超級(jí)SIM卡的要求，也因此限制了這種產(chǎn)品的推廣和普及。

11月19日，在第八屆中國(guó)移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)上，紫光國(guó)微攜手中國(guó)移動(dòng)宣布開(kāi)始在北京、四川、山西、吉林等多個(gè)地區(qū)上線了新興“超級(jí)SIM卡”，它既可以當(dāng)飯卡、門(mén)禁卡、交通卡，也可以當(dāng)做車(chē)鑰匙或進(jìn)行5G電子簽名，大額轉(zhuǎn)賬等，以上供能主要是利用NFC的交互功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

據(jù)悉，在線上領(lǐng)域中國(guó)移將以“SIM+數(shù)字證書(shū)”模式打造SIM認(rèn)證、SIM盾、5G快簽等應(yīng)用，提供IT系統(tǒng)安全認(rèn)證、銀行金融服務(wù)、合法電子簽名等領(lǐng)域的服務(wù)，賦能互聯(lián)網(wǎng)安全，助力全社會(huì)的信息安全建設(shè)。在日常的線下生活中，超級(jí)SIM以“SIM+NFC”模式創(chuàng)新打造了SIM交通卡、SIM車(chē)鑰匙、SIM一卡通等應(yīng)用（換手機(jī)可以繼續(xù)使用），可以在交通出行、智能汽車(chē)、智慧園區(qū)等場(chǎng)景替代傳統(tǒng)卡片、鑰匙等硬件，提供便捷體驗(yàn)。

從現(xiàn)在來(lái)看，超級(jí)SIM卡所面臨的問(wèn)題有不少，其一是它如何兼容僅支持Nano SIM卡槽的新款5G手機(jī)，其二是現(xiàn)在所有支持NFC功能的手機(jī)都自帶NFC門(mén)禁和交通卡等功能，除非基于SIM卡的上述功能可以帶來(lái)更好的體驗(yàn)，否則不足以改變消費(fèi)者已經(jīng)養(yǎng)成的刷卡習(xí)慣。
編輯：hfy