Як насправді влаштована SIM-картка

Звична для нас SIM-карта, якою ми користуємося щодня, легко переставляючи її з одного телефону в інший – це не такий простий шматок пластику, як здається на перший погляд. Мало хто знає, що SIM-карта, по суті, є мікрокомп'ютером, у якого є процесор, постійна та оперативна пам'ять, файлова система і навіть просунута система криптографії даних. Сьогодні ми спробуємо розібратися, як влаштована SIM-картка і що її може замінити. Отже, починаємо наш огляд.

Що таке SIM-картка та з чого вона складається

SIM-картка (Subscriber Identification Module) – це модуль ідентифікації абонента, який працює у мережах мобільного зв'язку стандарту GSM. Головне її завдання - це автентифікація користувача в мережі або простими словами – це перевірка для оператора і абонента. Тобто в процесі перевірки мережа підтверджує, що у користувача дійсно є SIM-картка, а сімка підтверджує, що абонент підключений до правильної мережі. SIM-картка не прив'язана до конкретного пристрою, що дозволяє переставляти її в інші пристрої за бажанням.

Крім того, SIM-карта є мініатюрним комп'ютером із власним процесором, оперативною та вбудованою пам'яттю, файловою системою та навіть непоганою системою шифрування даних. У неї є також ряд функцій, наприклад, SIM-меню та інші програми.

Якщо добре розглянути сімку, то можна побачити мініатюрний процесор, розмір якого можна порівняти з розміром вушка голки. Він займає близько 10% від загальної площі SIM-карти. Живиться від акумулятора у телефоні та працює на частоті до 10 МГц.

Об'єм пам'яті SIM-карти невеликий – він може становити 128/256 КБ. Виходячи з того, що пам'ять відіграє дуже важливу роль – той факт, що вона займає  практично все місце на сімці виглядає доволі логічним. Пам'ять SIM-карти має кілька розділів:

У першому розділі зберігаються дані користувача, такі як журнал дзвінків, контакти, а також повідомлення. Цей розділ займає 20% пам'яті;

У другому розділі зберігаються операторські дані у зашифрованому вигляді. Вони дуже важливі та відносно громіздкі, а тому на їхнє зберігання передбачено 60% пам'яті. Тут знаходяться набори ключів: IMSI – який є унікальним номером кожного користувача; в ньому зашифрована вся інформація про мережу та країну абонента та КІ – 128-бітний ключ аутентифікації користувача;

У третьому розділі, під який виділено 20% пам'яті зберігаються файли Java-додатків, які потрібні для реалізації сервісів від оператора.

На поверхні SIM-карти є кілька контактних зон, розташування та кількість яких є стандартизованим та уніфікованим значенням. Незважаючи на те, що всього є 8 контактів, у процесі роботи використовується лише 6. Через ці контакти живляться робочі компоненти сімки, подаються команди керування, здійснюється введення, а також виведення необхідних даних.

• Для напруги від зовнішнього джерела живлення використовується контакт «Vcc».
• Другий контакт – «RST» або, як його по-іншому називають – «Reset», використовується для подання сигналу щодо необхідності перезавантаження мікропроцесора.
• Для синхронізації використовується контакт «Clk».
• Цей контакт називається "NC", він нікуди не підключений і є запасним.
• Контакт-земля «Gnd».
• «Vpp» - контакт, призначений для збереження службових даних, наприклад PIN-коду.
• Контакт під назвою «I/O» відповідає за обмін даними.
• Також є не підключені контакти, оскільки вони є резервними.

Як виготовляють SIM-картки

В далекому минулому вартість виробництва однієї SIM-карти становила 1$ за штуку, але в даний час їх виробництво значно подешевшало, тому вартість складає лише кілька центів. Однак, у цю вартість не входять витрати щодо: встановлення мікроскопічного чипа, розробки унікального дизайну, а також доставки сімки.

Виробництво починається з чипа, який є головкою частиною будь-якої сімки. Зазвичай цим займаються всесвітньо відомі виробники, такі як Samsung, Infineon та інші. Після цього чіп поміщають на спеціальний підготовлений майданчик, де потім розпаюються контакти, а потім чіп заливається клеєм. У результаті виходить модуль, який дістають із конвеєрної лінії та кріплять на підготовлену пластикову картку. А вже на фінальному етапі роблять прошивку сімки: PIN-код, ключі тощо.

Чи ламаються SIM-картки

Відповідь на це питання – звичайно, так. SIM-картки, як і багато що у нашому всесвіті ламаються. Якщо це станеться з вашою сімкою, ви дізнаєтеся про це першим, оскільки ваш телефон повідомить про це у вигляді повідомлення: "Ваша SIM-картка не розпізнана". У цьому випадку ви не зможете скористатися послугами мобільного зв'язку.

Види SIM-карт

Якщо ви вважаєте, що стандартна сімка має величезний розмір, а використовували її навіть в епоху динозаврів, ви дуже помиляєтеся. Насправді стандартна сімка – це SIM-карти типу MiniSIM. Її габарити становлять лише 15 х 25 мм. Цей стандарт було затверджено ще у далекому 1996 році. Зараз така сімка практично не використовується, її можна вставити хіба що в дешеву кнопкову Nokia або інший дуже старий телефон.

Однак, щоб ви розуміли, ще до появи стандартної MiniSIM-картки використовувалися перші SIM-картки. Розмір таких карток можна було порівняти приблизно зі стандартними банківськими картками, якими ми з вами щодня користуємося. Габарити першої по-справжньому великої сімки, особливо якщо порівнювати із сучасними форматами становили 85,6 х 53,98 мм.

На зміну стандартній MiniSIM-карті прийшов формат MicroSIM, який почав використовуватися з 2003 року. Габарити даної сімки, звичайно, є меншими ніж у MiniSIM і становлять 12 х 15 мм. Однак ці дві сімки поєднує однаковий інтерфейс обміну та контактна пластина. Тому обрізавши MiniSIM-карту, при великому бажанні, ви отримаєте MicroSIM-карту.

Але й цього виявилося замало. Тому в 2012 році з'явився новий сучасний формат NanoSIM-карти із ще компактнішими габаритами 8,8 х 12,3 мм. Крім того, змінилися не лише основні габарити, а й товщина стала на 12% меншою, проте всі контакти збереглися на попередніх місцях.

Що може повністю замінити SIM-картку

Вважається, що в майбутньому ми повністю відмовимося від звичних SIM-карток. Головна причина – це використання нової, більш сучасної технологія eSIM, яка становить собою мікромодуль, вбудований у пристрій на етапі його виготовлення. На сьогоднішній день, технологію eSIM вже використовують у нових флагманських моделях смартфонів та планшетів. Звичайно, поки що рано говорити про те, що eSIM вже найближчими роками замінить стандартну NanoSIM-карту, адже для цього знадобиться набагато більше часу.

Але ви повинні розуміти, що за eSIM майбутнє. Наприклад, якщо порівнювати eSIM та SIM-карту, то в цій битві звичайна сімка виглядає менш привабливою. Прикладом очевидних переваг eSiM над SIM-картами старого покоління є те, що  eSIM не можна втратити, зламати або неправильно вставити у пристрій, оскільки вона вбудована у вашому телефоні ще починаючи з етапу виробництва. 

Крім того, для її вилучення немає потреби у спеціальному металевому ключі, який досить легко втратити. У eSIM є здатність використовувати одразу до 5 номерів, а також користуватися різними тарифами. Це, у свою чергу, вирішує проблему з використанням відразу кількох сімок. Варто додати, що eSIM досить складно підробити чи дублювати на відміну від звичайної SIM-картки.

Усі вже давно звикли користуватися SIM-картами і на перший погляд вони здаються нам просто звичайним шматочком пластику, але насправді, кожна сімка – це невеликий комп'ютер. На сьогоднішній день понад 7 мільярдів пристроїв по всьому світі використовують SIM-картки для надсилання повідомлень, здійснення дзвінків та роботи в Інтернеті. Однак, з великою ймовірністю в майбутньому на заміну стандартних SIM-карт, прийде нова, більш прогресивна технологія, а саме – eSIM, яка з кожним днем стає все більше реальною та впевнено здійснює кроки, щодо впровадження на заміну старим поколінням сімок. Адже позбавившись фізичної SIM-карти у пристрої можна звільнити місце, а підключення до мережі можна зробити набагато простіше і доступніше. Крім того, eSIM практично неможливо зламати, підробити або дублювати на відміну від звичайної SIM-картки. На цьому все. Усім дякую за увагу. Наприклад цього року iPhone 14 на деяких ринках продаватимуть без будь-якого фізичного лотка для SIMки, та використовуватимуть виключно технологію eSIM для зв'язку.