SIM卡（Subscriber Identity Module）即用戶識別卡，作為信息傳輸媒介工具載體，承載著信息的無線連通。在國內，無線終端接入三大運營商，到現在為止，還是需要借助該載體。

各位接觸網絡通信，特別是接觸移動通信的朋友，對SIM卡的使用有著深刻的體會，手機SIM卡經歷了mini卡（25mm×15mm×0.8mm，圖一最下面） Micro Sim（12x15mm×0.8mm圖一左上）和Nano SIM（12.3mm×8.8mm×0.7mm圖一右上）。

圖一：SIM卡尺寸

今天我們就聊聊這個看起來“簡單”的小卡片。

1、SIM卡的構成

對于我們常見的SIM卡，通常由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O電路組成，從構成上來看，SIM卡簡直就是一個微機系統。用戶使用SIM時，實際上是手機向SIM卡發出命令（其實可以理解為兩個mcu通過IIC進行通信，接口詳細描述見第二部分），SIM卡應該根據GSM規范來執行或者拒絕，由此可見SIM卡并不是單純的信息存儲器，而是進行了數據的認證和加密等操作。

2、SIM卡的硬件管腳

Sim卡的接觸點通常有8個，分別是VCC，GND，RST，VPP?，CLK?，IO，CC4和CC8。

圖二：SIM卡管腳

而卡座則分為6pin的和8pin的，主要用來做SIM卡的檢測使用。對于SIM卡的7和8，內部是短接的，通常我們將一個管腳接地，另外一個上拉到VCC，并連接到MCU的一個普通IO口，當IO口檢測到高電平，說明SIM卡沒有插入，當MCU檢測到低電平，則表明SIM卡插入，這時可進行SIM卡的識別流程。

3、如何使用SIM卡

通常的SIM卡硬件電路設計如下，在設計中，特別需要注意ESD保護，高頻干擾的過濾。

圖三：SIM卡硬件設計原理圖

在PCB設計中，需要將ESD保護器件，旁路電容和串聯電阻靠近SIM卡座放置，這樣可以預防ESD和高頻干擾，同時要做好各個信號線的保護。

4、SIM卡的7碼

我們比較熟悉的SIM卡編號有背面有20位數字組成的IC唯一標識號ICCID，這個ID號如同該SIM卡的身份證，是全球唯一的號碼，除此之外，SIM卡還有一個SIM卡對應的電話號碼是比較常用的號碼。但是，SIM卡有一個典型的“7碼”，具體如下： MSISDN、Ki、PIN、PUK、IMSI、TMSI、ICCID。由于這些號碼被運營商牢牢把控，普通用戶如果更換運營商只能更換實體的SIM卡，現在流行的逐漸推廣的攜號轉網因為涉及到各家運營商的市場機密，所以到現在為止還是雷聲大，雨點小。

5、不利用SIM卡能否連接運營商網絡

這個問題是可以負責任的告訴大家，是可以的。前幾天蘋果新版手機已經接納了eSIM，這使得國內外的卡商為止一震。蘋果一向都引領潮流，雖然最近幾年閑的皮軟，但是，這個eSIM技術被蘋果玩起來，也會對圈內引起不小的震動。

6、什么是eSIM

現在說的eSIM（Embedded-SIM）卡有兩個概念，要向大家闡述清楚，一種是實體的SIM卡，也就是我們說的貼片SIM卡，這比卡片式樣的SIM卡小了很多，如下圖所示。

圖四：實體esim

另外一種eSIM叫軟SIM，也就是我們說的真正意義上的eSIM，是將傳統SIM卡直接嵌入到設備芯片上，而不是作為獨立的可移除零部件加入設備中，用戶無需插入物理SIM卡，即可實現對應運營商網絡的接入。使用這種類型的eSIM一方面可以節約硬件成本，另一方面可以節約PCB空間，據筆者了解，他的安全性和實體SIM卡一致。比較有代表意義的是2018年9月5日，中國移動天津公司物聯網esim卡在津正式商用。

如今伴隨著物聯網技術的發展，各家運營商都在暗地里推廣這項業務，已經有不少設備供應商完成了運營商對接，據筆者了解，這種eSIM技術對于普通用戶，暫時看是不會開放的。

上文說到SIM卡是一個微型控制器系統，那么，是否有被復制的風險呢？答案是肯定的，任何一個事物，只要有接口就一定能夠被復制，現在比較有技術含量的復制SIM卡做法是那就是暴力算法，利用原卡的用戶識別碼IMSI、SIM卡序列號以及鑒權密鑰Ki進行復制。

這種eSIM技術通過使用SIM卡的“7碼”，并調用運營商公布的函數接口通過高安全性的加密算法和經過運營商認證的空口接口和數據管理機制，完成eSIM信息和運營商數據庫信息的交互和確認，此時的“SIM卡”為一段程序代碼，嵌入到設備中。現在我們出國經常使用的隨身wifi就是利用了這種技術，以后有機會在啰嗦下這方面的技術。

從現在看，eSIM可以通過空口下發對應的數據實現運營商的切換，但是也不是隨隨便便都能燒寫號碼，一方面運營商不好收取通信費用，另一方面涉及到所謂的市場機密，國內推廣起來還有很長的路要走。

任何事物都要面臨著退出歷史舞臺的時刻，SIM卡也不例外，國內短時間內SIM卡是不會停止使用（涉及到SIM卡生態鏈，運營商市場資源和國家層面管控），eSIM技術在國內的推廣還需要一段時間。