SIM-történelem

Nagyon érdekes dolog a SIM-kártya; majdnem minden embernek van, azt viszont szinte senki nem tudja, hogy mit csinál pontosan. Az még a technikai dolgokra abszolút nem fogékony mobilfelhasználók számára is egyértelmű, hogy a SIM-kártya ahhoz kell, hogy a mobiltelefon vagy a mobilhálózatot használó eszköz fel tudjon lépni a hálózatra — ennél mélyebb tudásra az emberek többsége mondjuk nem is vágyik. Aki viszont szeretné, hogy agya megteljen olyan rövidítésekkel, mint az MCC vagy az IMSI, az jó helyen jár.

A SIM rövidítés az angol Subscriber Identity Module szóhármast takarja, mely nagyjából annyit tesz: előfizető azonosító modul. A kártyák története nem nyúlik olyan régre vissza, mint a mobiltelefonoké, az első kártyát 1991-ben készítette el a müncheni Giesecke & Devrient, akik meglehetősen régóta foglalkoznak úgynevezett smart cardok, tehát áramköröket tartalmazó kártyák készítésével. A megrendelő a finn Elisa Oyj (korábbi nevén Radiolinja) nevű szolgáltató volt, akik első körben kereken 300 darab kártyát rendeltek. Az akkori SIM-ek még jóval nagyobbak voltak, mint a ma is ismert, úgynevezett mini SIM-ek, melyek csak később terjedtek el: a pontos méret 85,6 x 53,98 x 0,76 milliméter volt, körülbelül ekkora egy átlagos hitelkártya is. A ma kapható SIM-kártyák is egy ekkora méretű plasztiklapban helyezkednek el, melyekből ki lehet pattintani a mini SIM-et — ennek azért van értelme, mert ha ezt nem tesszük meg, a kártyát akkor is bele lehet rakni azon kevés régi készülékekbe, melyek valami csoda folytán még napjainkban is működnek. A mini SIM egyébként a nagy kártyáéval megegyező vastagságú, de hossza és szélessége jóval kisebb (25 x 15 x 0,76 milliméter).

Nagyméretű SIM-kártya, középen a kipattintható mini SIM-mel

Fontos tudni, hogy a SIM-kártya a GSM-szabvány része, szerepét az RCR (Research and Development Center for Radio Systems) STD-27 szabvány négyes számú melléklete tartalmazza, mely 1994-ben lett lefektetve és szabványosítva a The Subscriber Identity Module Expert Group névre hallgató, szakértőkből álló bizottság által — a szabvány a mobilkészülékek és a smart cardok közötti interfészt specifikálja. A UMTS-hálózatokon működő kártyákat épp ezért nem is SIM-kártyáknak, hanem UICC-nek (Universal Integrated Circuit Card) hívják, bár ez a kifejezés itthon nem túl elterjedt, a kettőt gyakran használják egymás szinonímájaként — erre a cikk végén még visszatérünk. A CDMA-hálózatok is UICC kártyákat használnak, már ha használnak egyáltalán valamit; léteznek ugyanis olyan CDMA-hálózatok is, melyeknél nincs semmilyen kártya, az azonosításért felelős áramkörök ugyanis magukban a készülékekben találhatók. Érdekesség, hogy bizonyos műholdas hálózatok is használnak SIM-kártyákat, melyeket átrakhatunk hétköznapi készülékekbe is, így téve lehetővé az ügyfeleknek, hogy roamingolni tudjanak a GSM-hálózatokon.

[+]
Kattintson, ha extra nagy felbontású SIM-kártyát szeretne látni!

Gondolom nem árulok el újdonságot, ha azt mondom, hogy a SIM-kártyákon működik egy speciális szoftver, mely elsősorban a hálózati azonosításért felel. Alapvetően kétféle szoftver (nevezhetjük operációs rendszernek is) létezik, a natív és a Java Card. A kettő közötti különbség, hogy utóbbi ismeri a Java programozási nyelv egy speciális variánsát, melyet direkt az efféle eszközökhöz terveztek. Mindez azért jó, mert az efféle kártyák lehetővé teszik hardverfüggetlen szoftverek futtatását, melyeket a szolgáltatók tudnak elhelyezni a kártyákon.

Azonosítók, kódok, számsorok

Hálózattopológiai szempontból a SIM-kártya a mobil állomás (Mobile Station, a továbbiakban MS) része, csak úgy, mint maga a mobilkészülék. A GSM-hálózatnak ez az egyetlen része, amivel a felhasználó valaha is közvetlen kapcsolatba kerül. Mivel az MS a hálózat végpontja, a rádióinterfészen történő adás-vétellel kapcsolatos valamennyi funkciót ellátja. Ha nem hálózattopológiai szempontból nézzük az MS-t, akkor persze nem feltétlenül mint végpontként tekintünk rá, hiszen úgymond végberendezés-adapterként is működhetnek, mikor is összeköti a végberendezést és a hálózati végződést - ez például olyankor történik, mikor számítógépre kötjük és modemként használjuk mobiltelefonunkat.

A mobilállomásoknak GSM-rendszerekben két üzemállapotuk van. Az egyik az ún. idle mód, mikor a készülék hallgatja az ún. szórócsatornákat, a másik pedig a társított (dedicated) mód, mikor egy kétirányú forgalmi csatorna van a mobilhoz rendelve a kommunikációs szükségleteinek kielégítése céljából — tehát telefonálás vagy adatátvitel közben. Értelemszerű, hogy a rádiófrekvencián történő adatátvitelt maga a készülék látja el, de az állomásokhoz a kulcsot mégis a SIM-kártya jelenti, aminek legegyértelműbb jele, hogy SIM-kártya nélkül egy mobiltelefon csak segélyhívások indítására használható. A SIM-kártya előfizető-specifikus információt tartalmaz az előfizetőnek nyújtott szolgáltatásokról, telefonszámok és SMS-ek tárhelyeként szolgál és tartalmazza az előnyben részesített hálózatok listáját — ez roamingoláskor fontos, mert külföldön is vannak előnyben részesített partnerhálózatok. A SIM-ezen kívül közreműködik majdnem minden biztonsági funkció megvalósításában is, például az előfizető-azonosításban, az információ továbbításában és titkosításában és az előfizető-azonosító adatainak védelmében, plusz fontos szerepe van roamingoláskor is. Az előfizetés ugyebár nem egy mobiltelefonhoz, hanem egy SIM-kártyához kapcsolódik, ha tehát átrakjuk a kártyát egy másik (lehetőleg kártyafüggetlen) készülékbe, akkor azon is fogunk tudni telefonálni.

A készülékhez és a SIM-kártyához is tartoznak szolgáltatói szempontból fontos adatok, előbbihez egyetlen egy, az IMEI-szám. Ez az angol International Mobile Equipment Identifier (nemzetközi mobilberendezést azonosító kód) rövidítése, egy négy részből álló, tizenöt jegyű szám, mely kizárólagosan azonosítja az egyes mobiltelefonokat. Az IMEI-szám a *#06# kóddal leolvasható a készülékekből, de egyben megtalálható az akkumulátor alatt lévő címkén is. Ha a hálózat kéri, a mobiltelefon automatikusan továbbítja számára az IMEI-számot.

Az IMEI négy részből áll: TAC, FAC, SNR, SP/CD. Nézzük ezeket sorban!

• Type Approval Code (TAC, azaz típusengedélyező kód): ez egy hat számjegy hosszú kód, az első két számjegy az ország kódja (Magyarországé a 08 vagy a 80), az utolsó négy pedig a mobilkészülék típusát határozza meg
• Final Assembly Code (FAC, avagy végső összeszerelő/gyártó kód): ez a két számjegyű kód a készülék gyártóját határozza meg
• Serial Number (SNR, avagy készülék szériaszám): ez a hat számjagyű kód a készülék gyártási száma
• Spare (SP) vagy Check Code (CD): az utolsó számjegy egy tartalék/ellenőrző kódot tartalmaz

A SIM-kártyához nem egy, hanem öt kód tartozik:

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity, avagy nemzetközi mozgó előfizető azonosító): ez a felhasználó azonosítására alkalmas kód, mely tartalmazza az előfizetőre vonatkozó összes információt. Ha az előfizető mozgásnál van, minden azonosítási területváltáskor szükség van ennek kiadására, azonban biztonsági okokból ilyenkor nem ez, hanem a TMSI kerül felhasználásra.
• TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, avagy ideiglenes mozgó előfizetői azonosító): egy ideiglenes felhasználói azonosító, melyet a hálózat hozzárendel az IMSI-hez. A TSMI folyamatosan változik, de a rendszer ezzel egyidejűleg regisztrálja, hogy az adott TMSI melyik IMSI-hez tartozik. A TMSI tehát csak egy adott azonosítási területen belül érvényes.
• LAI (Location Area Identity, avagy helymeghatározó azonosító): ez az azonosító a hálózat egy adott területét hivatott megjelölni. A készülék azonosítása a LAI és a TMSI együttes kiküldése alapján történik meg.
• Ki (Individual Subscriber Authentication Key, avagy személyleíró hitelesítő kulcs): ez alapján a kód alapján dönti el a rendszer, hogy mely szolgáltatások illetik meg a felhasználót.
• Kc (Cipher Key, avagy titkosítási kulcs): ez az air interface-en keresztüli titkosítás kulcsa — erről a jelen cikk végén linkelt, GSM-hálózatokat bemutató írásban lehet bővebben olvasni.

A fenti felsorolásból az IMSI az egyik legfontosabb azonosító. Annak ellenére, hogy a végfelhasználó soha nem találkozik vele, az IMSI gyakorlatilag egyértelműen azonosítja őt. A legfontosabb szerepe, hogy összeköti a SIM-kártyát és a telefonszámot. A SIM-kártyán rajta van egy szám (ezt mindenki ellenőrizheti), amit hozzá kell rendelni egy telefonszámhoz (ez az MSISDN). Igen ám, de ha ezt a két dolgot csak úgy egymáshoz kötjük, akkor ha elveszik a SIM, bukjuk a telefonszámot, ha pedig számot szeretnénk cserélni, akkor dobhatjuk a SIM-et a kukába. Nyilván ez nem megoldás, ezért az IMSI az az azonosító, amely egyfajta kulcsként szolgál. Ha a kártyát pótolni kell, akkor a felhasználó kap egy új SIM-et, amelynek a számát a telefonszámához tartozó IMSI-ben átírják, és voilá! Máris összerendeződött a SIM és az MSISDN.

A SIM-kártyának persze nem csak hálózati szempontból fontos kódjai vannak, hanem sorozatszáma (SSN, azaz Sim Serial Number). Tizenkilenc vagy húsz szám hosszúságú, sok információt tartalmaz, álljon itt egy példa (mondjuk 89 36 70 1200 08 320451 0) és lássuk, hogy mi mit jelent:

• Az első két szám (89) a telekommunikációs szabványra utal
• A harmadik és negyedik szám az ország kódját tartalmazza (36 - Magyarország)
• Az ötödiktől és hatodik szám a szolgáltató száma (70 - Vodafone)
• A következő négy szám a gyártás évét és hónapját jelöli (1200, tehát 2000. decembere)
• A következő két szám az úgynevezett switch configuration code, ebbe mélyebben nem érdemes belemenni
• Az utolsó karakter előtt helyet foglaló hat szám a SIM-kártya száma
• Az utolsó szám az úgynevezett ellenőrző kód

Hálózatzár? Turbo SIM!

A SIM-kártyákkal kapcsolatos egyik érdekes dolog a hálózati- és a SIM-zár.. Hazánkban is bevett szokás, hogy a szolgáltatók az akciós készülékeket hálózati zárral látják el, ami a gyakorlatban annyit jelent, hogy csak a készülék csak az adott szolgáltató SIM-kártyáival működik — az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban gyakori, hogy a készülékeket nem egy operátorhoz, hanem egy adott SIM-kártyához kötik, de hazánkban ez nem jellemző. A felénk használt módszer megkerülhető az úgynevezett Turbo SIM kártyákkal, melyekről külön cikket is publikáltunk, de a lényeget azért ide is leírom, csak hogy ne kelljen annyit kattintgatni.

A Turbo SIM működésének alapötlete az, hogy a telefon bekapcsoláskor csak egyszer ellenőrzi, hogy a behelyezett SIM ország, hálózat és alhálózat kódja megegyezik-e a telefon SIM-zárjának paramétereivel. Tehát csak egyszer kell átverni a készüléket, onnantól már használhatjuk benne a kártyát.

A működés maga elég egyszerű. A telefon és a SIM érzékelői közé ékelődő mikrokontroller (tulajdonképpen ez maga a Turbo SIM) alapvetően csak tükrözi a kétirányú forgalmat, vagyis teljesen transzparensen viselkedik. Amikor azonban a telefon lekéri a SIM IMSI-jét akkor ott a SIM válasza helyett annak módosított változatát küldi el a telefon felé, vagyis átírja a fixen 15 digites IMSI (International Mobile Subscriber Identity – nemzetközi mobil-előfizető azonosító), MCC (Mobile Country Code – országkód) és MNC (Mobile Network Code – mobilhálózat azonosító kód) részét, vagyis az első 5 digitet egy előre beprogramozott olyan értékre, melyet a telefon SIM-zár rendszere saját hálózatként azonosít. Mindeközben az IMSI eredeti MSIN (Mobile Subscriber Identification Number – mobil-előfizetői azonosító szám) részét transzparensen átküldi. Ez az esetek többségében persze még kevés, mivel a SIM 20 digites ICCID-jét (Integrated Circuit Card ID – nyomtatott áramkör azonosító kód) is módosítani kell, legalábbis amikor a telefon kiolvassa. Ennek felső 3 számjegye az MCC, majd a 2 digites MNC követi. Ezt szintén át kell írni, akárcsak az utolsó digitet, mely egy ellenőrző kód. A maradék 12 digit a SIM-et azonosítja, ennek felső két számjegye általában a HLR (Home Location Register – honos helymeghatározó nyilvántartó) indexe, de ez utóbbi nem általános érvényű és a SIM „feloldás” szempontjából ez amúgy is lényegtelen.

Hogy abszolút laikusok is megértsék: a Turbo SIM gyakorlatilag a telefon és a SIM-kártya beszélgetése közé ékelődik be. A hálózati zár szempontjából lényegtelen adatokhoz nem piszkál hozzá, azokat módosítatlanul hagyja átmenni, amikor viszont azok az információk szaladgálnak a SIM-kártya és a készülék között, amelyek alapján a telefon szoftvere a hálózatfüggőséget ellenőrzi, olyankor ez a kis fólia közbeszól, s intelligensen átlakítja a SIM-kártya felől érkező kódokat úgy, hogy a készülék azt gondolja, hogy semmi gond nincs. Gyakorlatilag átverjük a telefon szoftverét.

Maga a Turbo SIM alapesetben felprogramozott állapotban kerül ki a gyárból, azonban sok olyan készülék van, amely az alap beállításokkal nem működik rendesen. Elképzelhető, hogy a kártyát elfogadja, azonban olyan hibák fordulhatnak elő nem helyesen programozott Turbo SIM esetén, mint a telefon gyorsabb lemerülése, a hálózat eldobálása, a hívások megszakadása, sőt, néhány esetben a telefon folyamatos lefagyása is. A programozás sokszor nem olyan egyszerű, mint amilyen egyszerű lehetne, de az efféle dolgokhoz értő szakemberek jó eséllyel be tudják állítani a Turbo SIM-et úgy, hogy a fent felsorolt hibák örökre eltűnjenek.

Az UICC és egy kis jövőkép

Térjünk vissza a már említett UICC kártyákra: ezek ugyebár GSM- és UMTS-hálózatokon működő smart cardok, de nem azonosak a SIM-kártyákkal. Az UICC-k GSM-hálózatokon működve egy SIM-, UMTS-en pedig egy USIM-alkalmazást futtatnak. A kártyák jellemzően több alkalmazást tartalmaznak, ezek teszik lehetővé többek között azt is, hogy a kártyák GSM- és UMTS-hálózatokon is tudjanak működni — lehetséges ugyanis, hogy egy GSM-hálózatot USIM-alkalmazással érjünk el, vagy hogy UMTS-re csatlakozzunk SIM-mel. A UMTS 5. release egyébként megköveteli az IP multimedia Services Identity Module (ISIM) meglétét is, ami az IP alapú multimédiás szolgáltatások használatához szükséges. A CDMA alapú hálózatok is UICC kártyákat használnak, melyeken egy CSIM-alkalmazás fut. Léteznek olyan kártyák, melyeken CSIM-, USIM- és SIM-alkalmazás is fut, ezek a világ összes földi hálózatán használhatók, gyűjtőnevük a R-UIM (Removable User Identity Module). Döbbenetes egyébként, de az UICC-ken processzor, ROM, RAM, EEPROM és kimeneti/bemeneti áramkörök is vannak, kis túlzással olyan az egész, mint egy kis számítógép.

UICC, kipattintás előtt

A jövőkép vázolása előtt tegyük a helyükre a rövidítéseket: a SIM-kártya kifejezés a kizárólag GSM-hálózatokon működő kártyákat jelöli, így hívják magát a kártyát és az azon futó SIM-alkalmazást is. 3G hálózatokon is működő kártyáknál azonban hiba USIM-, CSIM- vagy SIM-kártyáról beszélni, ezek ugyanis alkalmazások, amik az UICC-n futnak. Ha tehát helyesen akarunk hivatkozni a készülékünk van lévő kártyára, akkor vagy UIC-kártyának, vagy univerzális integrált áramköri kártyának kell neveznünk — ezeknél azért könnyebben megjegyezhető a SIM, valószínű tehát, hogy a kártyákat még a szakemberek is így fogják hívni a jövőben.

SIM-kártya automata Hong-Kongban

A SIM-kártyák a jövőben remélhetőleg nem csak hálózati azonosítókként, hanem értékes adattárhelyként is fognak funkcionálni. Persze adatokat most is tárolhatunk rajtuk, jellemzően 250 név és telefonszám, valamint 50 darab rövid szöveges üzenet fér el egy kártyán, ami lássuk be, elég sovány mennyiség. A cél nyilván az lenne, hogy egységesítsék a telefonkönyvek mezőit és bővítsék a kapacitást, nagyon örömteli dolog lenne, ha az teljes névjegyzékünk elférne a SIM-kártyánkon, miközben használhatnánk az összes adatmezőt, tehát elmenthetnénk ismerőseink e-mail címét úgy, hogy azt minden telefon értelmezni tudja. A probléma az, hogy efféle törekvések a jelek szerint nincsenek, de azért várható némi előrelépés: egyre több cég mutatott be 1-2 gigabájtos multimédiás tárhellyel ellátott SIM-kártyákat, ami önmagában még nem túl nagy dolog, a flash memóriák elképesztően kicsik, az áramkör tehát elfér, a kérdés a támogatottság, illetve hogy a filléres microSD memóriakártyák korában mennyi értelme van, hogy a SIM-kártyán is zenéket tároljunk.

A 4G-s hálózatok megjelenésével valószínűleg meg fog változni a SIM-kártyák felépítése, szerepe és működése — ez viszont egyelőre elég távoli jövőnek tűnik, tehát majd akkor térünk rá vissza, ha aktuális lesz.

Bocha

Ha kíváncsi arra, hogy hogyan működnek a kétkártyás készülékek, olvassa el korábban megjelent cikkünket!

A cikk elkészítésében a T-Mobile mobilinternet volt segítségünkre.