從eSIM到iSIM再到5G超級SIM卡 你必須知道這些!

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SIM卡是手機正常使用的基石,沒有它手機就是個“孤島”,隻能充當小號的平板電腦使用。步入5G時代後,有關是否需要換卡的聲音再度喧囂塵上,而超級SIM的概念也再度興起。今天就讓我們全面回顧並展望一下SIM卡的變遷和未來吧。SIM卡的形態變遷早期功能機和智能手機厚如“板磚”,安裝尺寸為25mm×15mm×0.8mm的標準SIM卡毫無壓力。但智能手機們隨後都開始迷戀“性感身材”,其中尤以蘋果iPhone系列最為激進,並最早向標準SIM卡“開刀”。2010年,iPhone 4首次商用Micro SIM卡,它的尺寸從標準SIM卡的25mm×15mm縮小到瞭15mm×12mm,可以幫手機節省下更多內部空間。2012年,iPhone 5再度首發更迷你的Nano SIM卡,其尺寸隻有早期SIM卡的1/2(見表),已經達到瞭物理SIM卡的極限。在這個過程中,還催生瞭“剪卡”和“卡托”這種第三方業務。各種SIM卡大小對比之所以強調Nano SIM是“物理SIM卡”的極限,是因為還有一種SIM卡更小,它們就是電子SIM卡。電子化的iSIM和eSIM物理SIM卡屬於一種實體的“用戶身份識別模塊”,它需要以卡片的形式固定在手機的SIM卡槽內才能激活使用。而電子SIM卡則是以芯片的形態直接被集成在手機體內,而這種SIM卡現在還衍生出瞭iSIM和eSIM兩種分支。什麼是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,並被命名為“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SoC芯片,無需安裝物理SIM卡和額外的安全芯片就能隨時聯網,同時還能減少企業生產所需的成本(完全無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上海展中也發佈瞭類似的iSIM技術,原理和ARM Kigen相似,驍龍移動平臺SoC內部集成瞭獨立安全處理單元(Secure Processing Unit),聯合第三方機構就利用這個單元實現iSIM功能,支持離線支付、可信賴平臺模塊(TPM)功能、轉賬、電子身份和加密錢包等功能。由於iSIM技術發佈較晚,所以它的技術指標也更加先進,比如iSIM完整支持3GPP組織對於“5G SIM卡”的技術要求,在實際使用中能夠提供比現有實體SIM卡更高的安全性、隱匿性、甚至還具備專為5G時代設計的省電技術。需要註意的是,在沒有得到運營商的廣泛支持以前,iSIM沒有半點普及的機會,至少在手機領域難有建樹,它其實更適合用於IoT領域,通過“幾乎零成本”的優勢幫助物聯網設備獲得隨時聯網的能力。什麼是eSIM和iSIM相比,eSIM技術已經非常成熟瞭。它的原理和iSIM比較像,隻是iSIM將SIM卡功能集成進瞭SoC,而eSIM則將SIM卡功能集成在一顆比Nano SIM卡更小(6mm×5mm)的安全芯片內,所以它的成本要比iSIM技術要高,但通用性更好,而且已經在國外商業化應用瞭很長時間。從CDMA網絡時代開始,國外銷售的很多手機都沒有SIM卡槽,想要開通網絡需要找運營商“燒號”——將識別碼寫入手機內置的安全芯片之後再將手機號和手機綁定。實際上,這也是eSIM的激活流程。隻是,使用CDMA網絡必須“燒號”的手機隻能從歸屬的運營商處申請號碼,而eSIM則可以由用戶選擇任意的運營商,堪稱是“攜號轉網”的最佳利器。可惜,eSIM至今也沒在國內的手機領域得到推廣,三大運營商暫時也僅支持基於eSIM技術的“一號雙終端”——即智能手機依舊使用Nano SIM卡,而內置eSIM的智能手表則可以寫入與手機相同的電話號碼(主號碼),主號碼來電時兩個終端同振,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“識別碼”存在被盜的風險,一旦被黑客截取識別碼並燒錄到其他設備中,後果不堪設想。因此,運營商對eSIM技術在手機領域的推廣都持謹慎態度,自然會拖累其普及的進度。另一方面,eSIM和iSIM的崛起會降低運營商的議價權,用戶無需去營業廳,隻要點幾下屏幕做個實名認證就能改換門庭,還怎麼維系高利潤的賣卡業務?因此,電子SIM卡的未來,主要還得看運營商的“臉色”。SIM卡在功能層面的演進近些年SIM卡除瞭形態發生瞭變化,它們在功能層面也在不斷的演進之中。從SIM到USIM中國聯通用戶在從2G換3G手機的過程中曾經歷瞭一波換SIM卡的奔波繁瑣、中國移動和中國電信則在3G換4G手機時全面換卡。那麼,4G到5G還需要換卡嗎?在解答這個問題之前,咱們需要先弄清楚為什麼要換卡。我們都知道,手機信號在空氣中傳播的特性決定瞭它的安全系數非常低。早期2G SIM卡使用的是單向鑒權機制,即在接入網絡時,網絡隻對SIM卡做身份認證。在3G網絡時代,中國聯通的WCDMA網絡采用瞭全新的鑒權流程,用戶想開通WCDMA網絡必須更換“USIM卡”。來自網上的一張非常生動的2G SIM卡鑒權流程圖和SIM卡相比,USIM卡升級到瞭雙向鑒權機制,通過AUTN(認證令牌)可以實現用戶對網絡的鑒權,簡單來說就是能有效識別偽基站,大大提升安全屬性。同一時期,中國移動的TD-SCDMA在3G網絡競爭中處於劣勢,所以簡化瞭鑒權流程,讓用戶無需換卡就能無縫切換到3G網絡。中國電信的CDMA的鑒權機制自成體系,所以也無需換卡。來自網上的一張非常生動的USIM卡鑒權流程圖到瞭4G時代,LTE網絡已經不再允許按照GSM(2G網絡)的方式鑒權,也就是說必須使用USIM卡。因此,當年才會出現中國移動和中國電信用戶紮堆前往營業廳換卡的盛況。如今5G時代以來,由於NR的註冊鑒權流程和LTE相差不大,不需要升級SIM硬件,因此現有的4G USIM卡都能直接被最新的5G手機識別並使用。小提示:以iPhone 5為代表的手機為USIM卡的普及奠定瞭基礎,此類新款手機僅支持Nano SIM卡,而這種迷你卡都是USIM標準。換句話說,當你去營業廳換小卡時,就已經完成瞭SIM卡向USIM卡的轉型升級。5G SA安全增強SIM卡正所謂“道高一尺,魔高一丈”。CFan曾經報道過“GSM劫持+短信嗅探技術”,黑客通過技術手段誘使手機接入偽基站而強制切換到2G網絡,從而嗅探用戶的短信信息(驗證碼)實現盜取個人隱私甚至盜刷轉賬的目標。此外,黑客早已實現瞭對4G USIM卡的破解復制,基本流程是利用第三方寫號工具的途徑來破解獲得USIM卡中的OPC及KI密鑰,並利用這些數據實現對於三大運營商4G數據在空白號卡中的第三方寫入。早前網上曾報道過一類典型的“盜號”案例:手機突然沒信號瞭,原因是該號碼已被黑客寫入到其他空白號卡中並完成瞭註冊,並利用盜來的號碼重置支付寶或銀行等APP的密碼,然後你的錢就沒瞭。年初中國電信發佈瞭《5G SA安全增強SIM卡白皮書》,被不少媒體解讀為使用5G手機或許更換SIM卡的新聞並在網上大肆傳播。實際上,“5G SA安全增強SIM”是一種比現有USIM安全系數更高的下一代SIM卡,針對還未大規模商用部署的SA網絡(獨立組網)進行優化,增加瞭5G移動性管理、用戶身份隱私保護、安全認證加強、GBA認證、5G接入控制、5G USAT事件等功能。其主要特性是為用戶數據和業務應用提供安全保障,並助力運營商發展第三方移動應用業務。就筆者個人的感覺而言,如果5G SA安全增強SIM卡能解決USIM卡的漏洞,不怕破解復制和GSM劫持+短信嗅探,我寧可跑一趟運營商花點錢也要更換這種更安全的SIM卡。畢竟,現在手機就是錢包和保險櫃,5G時代因雲、大數據和AI等技術的爆發會進一步放大安全風險,有條件的話必須將風險扼殺在搖籃裡。就“白皮書事件”的正確解讀應該是,如果你想在5G手機上享受更安全的5G服務,才需要更換為5G SA安全增強SIM卡。如果你不在意,繼續使用現有的4G USIM卡也沒人攔著你。5G超級SIM卡紫光國微從去年開始就陸續攜手運營商推出瞭5G超級SIM卡,即將存儲卡與Micro USIM卡合二為一,同時還搭配有支持一鍵備份與恢復的智能APP。這意味著,我們平時可以將相機拍攝的照片視頻、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SIM卡裡,可最大限度節省手機本地的存儲空間。可惜,5G超級SIM卡僅適用於使用“三選二”SIM卡托的手機,而如今很多中高端手機都已經不再支持存儲卡擴充,也就是不符合安裝5G超級SIM卡的要求,也因此限制瞭這種產品的推廣和普及。11月19日,在第八屆中國移動全球合作夥伴大會上,紫光國微攜手中國移動宣佈開始在北京、四川、山西、吉林等多個地區上線瞭新興“超級SIM卡”,它既可以當飯卡、門禁卡、交通卡,也可以當做車鑰匙或進行5G電子簽名,大額轉賬等,以上供能主要是利用NFC的交互功能來實現的。據悉,在線上領域中國移將以“SIM+數字證書”模式打造SIM認證、SIM盾、5G快簽等應用,提供IT系統安全認證、銀行金融服務、合法電子簽名等領域的服務,賦能互聯網安全,助力全社會的信息安全建設。在日常的線下生活中,超級SIM以“SIM+NFC”模式創新打造瞭SIM交通卡、SIM車鑰匙、SIM一卡通等應用(換手機可以繼續使用),可以在交通出行、智能汽車、智慧園區等場景替代傳統卡片、鑰匙等硬件,提供便捷體驗。從現在來看,超級SIM卡所面臨的問題有不少,其一是它如何兼容僅支持Nano SIM卡槽的新款5G手機,其二是現在所有支持NFC功能的手機都自帶NFC門禁和交通卡等功能,除非基於SIM卡的上述功能可以帶來更好的體驗,否則不足以改變消費者已經養成的刷卡習慣。

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