Мобильная связь Краткий обзор


НазваниеМобильная связь Краткий обзор
страница7/24
Дата публикации11.03.2013
Размер3.8 Mb.
ТипКнига
userdocs.ru > Журналистика > Книга
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   24

4.3.2 SIM-карты
SIM-карты уже неоднократно упоминались в тексте данной главы. Рассмотрим подробнее их назначение, конструкцию и основные функции. Как известно, SIM-карта может быть вставлена в специальный разъем любого мобильного GSM-терминала и с этого момента терминал оказывается подключенным к сети, получает абонентский номер и возможность полноценно функционировать в пределах сети.

SIM-карта (Subscriber Identity Module, Модуль идентификации абонента) в теории могла бы быть предельно простой и содержать только идентификационный номер абонента. Однако, учитывая опыт эксплуатации первых аналоговых систем сотовой связи, которые становились весьма легкой мишенью для злоупотреблений и махинаций, при создании полностью цифрового стандарта GSM было решено все функции, связанные с идентификацией абонента, проверкой подлинности карты (аутентификацией) и шифрованием разговора реализовать в самой SIM-карте.

Технически SIM-карта – это асинхронная чип-карта (смарт-карта), соответствующая одновременно спецификациям как группы международных стандартов на чип-карты iSo 7816, так и стандарта GSM 11.11. SIM-карта работает согласно протоколу Т=0, а ее класс iSo A0h [3].

Функции, выполняемые в других стандартах мобильным терминалом, в стандарте GSM разделены между собственно терминалом и SIM-картой (ранее уже упоминалось, что в стандарте GSM мобильная станция состоит из связки мобильный терминал – SIM-карта, в то время, как в других стандартах мобильный терминал сам по себе является мобильной станцией). Все функции связи (прием и передача сигналов, их модуляция и детектирование, воспроизведение и восприятие звуков речи, отображение информации на дисплее и т. д.) выполняются мобильным терминалом, а все, что касается персональных данных, идентификации абонента, аутентификации карты, шифрования и дешифрования сигнала, – реализуется в SIM-карте. Из-за этого исправный GSM-терминал без SIM-карты не может быть полноценной мобильной станцией и обеспечивает только аварийные вызовы по международному коду 112 без шифрования (это требование было изначально заложено в стандарт) [34].

SIM-карта стандарта GSM фактически представляет собой специализированный вычислитель, работающий под управлением собственной операционной системы. Она содержит все основные элементы микрокомпьютера: 8-разрядный процессор, узлы ввода и вывода

67
информации, постоянную (RoM), оперативную (RaM) и перепрограммируемую (eeРRoM) энергонезависимую память. По своей вычислительной мощности SIM-карта вполне сопоставима с персональными компьютерами 80-х годов 20 века. SIM-карта общается с терминалом при помощи двунаправленной последовательной шины данных, одновременно с этим ее работа синхронизируется внешним тактовым генератором, размещенным в терминале [3].

eeРRoM SIM-карты разделена на две области – служебную и пользовательскую, ее емкость у современных карт может достигать 32, 64 и даже 128 кбайт. В пользовательской области размещается телефонная книга абонента (до 250 и более номеров), хранилище принятых SMS и другая подобная информация. Служебная область eeРRoM построена таким образом, что содержащаяся в ней информация доступна только внутреннему процессору SIM-карты и не может быть считана извне. В этой служебной области хранится номер IMSI (International Mobile Subscriber Identity, Международный номер идентификации мобильного абонента), секретный ключ Ki (Individual subscriber authentication key, Индивидуальный ключ аутентификации абонента) и программа криптографического алгоритма А3/А8. Секретный код Ki и номер IMSI кроме SIM-карты хранится в центре аутентификации AuC (authentication Centre, Центр аутентификации), который находится в центре коммутации [3, 34].

Когда сети необходимо провести аутентификацию SIM-карты мобильной станции, она генерирует случайное число RND из 16 байт (128 бит, откуда и пошло другое название алгоритма А3/А8 COMP 128). Центр аутентификации выполняет алгоритм по этому числу RND с ключом Ki, соответствующим идентификационному коду IMSI SIM-карты, одновременно передавая RND на мобильную станцию. SIM-карта мобильной станции независимо от сети выполняет тот же алгоритм с теми же операндами. В результате выполнения алгоритма с обеих сторон вычисляется подпись SRES (Signed RESponse, Полученная подпись при ответе в процессе аутентификации) из 4 байт и временный ключ шифрования Kс (Ciphering Key, Ключ шифрования или криптографический ключ) из 8 байт. Подпись SRES передается мобильной станцией в центр аутентификации, и если подписи, вычисленные с обеих сторон, идентичны, центр аутентификации признает SIM-карту аутентичной и разрешает центру коммутации работу с ней. Во время сеанса связи центр коммутации и SIM-карта мобильной станции используют для шифрования – дешифрования трафика временный ключ Kс при помощи более простого (и более быстрого) алгоритма шифрования А5. Шифрование и дешифрование трафика на мобильной станции осуществляется только процессором SIM-карты без участия процессора мобильного терминала. После завершения сеанса связи временный ключ шифрования Kс удаляется из оперативной памяти SIM-карты и центра коммутации, для следующего сеанса будет

68
рассчитан новый ключ Kс (так как процесс аутентификации SIM-карты сеть производит перед каждым новым сеансом связи) [3].

В роуминге центр аутентификации домашней сети предоставляет иностранным сетям число RND вместе с соответствующими результатами выполнения алгоритма А3/А8 для каждого сеанса связи. При этом иностранным сетям никогда не раскрывается секретный ключ Ki [3].

Несколько слов о технической стороне реализации SIM-карт. Являясь разновидностью чиповых смарт-карт, адаптированных под нужды сотовой связи, SIM-карты обладают достаточной механической прочностью и высокой стойкостью к электрическим напряжениям, электромагнитным полям и другим неблагоприятным воздействиям. Права абонентов записаны не на самих SIM-картах, а в базах данных операторов, что дает возможность легко заменять саму карту в случае ее физической потери или кражи с одновременной блокировкой доступа к сети утерянного экземпляра SIM-карты. В то же время специфика сетей связи позволяет абоненту в любое удобное время получать доступ к своему счету и производить с ним любые допустимые операции (ведь SIM-карта в отличие от банковской карты постоянно вставлена в разъем средства связи – мобильного терминала) [3, 34].

Питание на SIM-карту подается из мобильного терминала. Ранние версии были рассчитаны на рабочее напряжение 5,5 V, современные карты обычно работают с напряжением 3,3 V. Первоначально выпускались полноформатные SIM-карты (размерами со стандартную пластиковую кредитную карту: 85,6×54×0,76 мм), которые даже планировалось одновременно с сотовыми телефонами использовать в стационарных таксофонах (что и было реализовано в ряде европейских стран). С уменьшением размеров мобильных терминалов получили распространение SIM-карты мини-формата 25×15×0,76 мм, которые выламываются из полноформатной карты [34].

Вынесение на SIM-карту информации о персональных данных абонента и легкая смена SIM-карт абонентом сделали невыгодным дотирование мобильного терминала при его продаже с подключением к определенной сети. Для того, чтобы по отношению к терминалам стандарта GSM также возможно было применять данный маркетинговый ход, в них стали устанавливать так называемый SIM-lock или SP lock (Service Provider lock, Блокировка службы провайдера). Оператор, предполагающий продажи терминалов с подключением по сниженной цене, заказывает производителю партию аппаратов, на которые установлена специальная версия программного обеспечения с защитой на основе уникальной совокупности кодов оператора NCC (Network Colour Code, Цветовой код сети) и страны расположения сети MCC (Mobile Country Code, Международный код страны в сети мобильной связи). Поскольку эти же коды содержит и SIM-карта, при каждом включении терминал сверяет эти коды и, если они не совпадают, не

69
регистрируется в сети. Данный вид защиты может быть снят либо путем ввода с клавиатуры телефона специального разблокировочного кода (поставляется производителем вместе с партией терминалов), либо полной заменой программного обеспечения терминала. Поскольку SIM-lock является чисто программным видом защиты, после его корректного снятия терминал остается полностью работоспособным [34].

Во избежание тотальной блокировки сети GSM в определенные периоды времени (например, накануне праздников) и частичной блокировки в режиме локальной перегрузки (т. е. когда в одном месте возникает большое скопление абонентов, одновременно совершающих звонки) стандарт GSM 02.11 определяет ряд классов доступа для SIM-карт. Принадлежность SIM-карты к тому или иному классу доступа определяет приоритет доступа мобильной станции к ресурсам сети. Использование мобильной станции в зоне действия конкретной базовой станции возможно только в том случае, если в данной местности хотя бы один из классов доступа из числа присвоенных SIM-карте этой мобильной станции, имеет разрешение сети на доступ к ресурсам (каналам).

Стандарт GSM 02.11 дает определение десяти обычным классам доступа с номерами от 0 до 9 и пяти специальным классам с номерами от 11 до 15:


  • 11 – зарезервировано за сетью;

  • 12 – службы безопасности;

  • 13 – общественные аварийные службы (вода, газ и т. д.);

  • 14 – службы скорой помощи;

  • 15 – персонал оператора.


Класс номер 10 управляет прохождением экстренных вызовов по номеру 112, к нему по умолчанию относятся все SIM-карты.

SIM-карта обычного абонента принадлежит к одному классу с номером от 0 до 9. Классы доступа с номерами от 11 до 15 считаются специальными и имеют приоритет доступа к ресурсам сети при их дефиците. SIM-карта специального класса может одновременно принадлежать еще к одному из обычных классов.

Но возможности современных SIM-карт далеко не исчерпываются описанными здесь базовыми функциями. Фазы развития SIM-карт соответствуют фазам развития стандарта GSM в целом, хотя в последнее время фазы развития SIM-карт несколько отстают от развития GSM сетей. Фаза 1 в настоящее время не встречается, в эксплуатации находятся SIM-карты фазы 2 и 2+. Фаза 2 предполагает помимо необходимых для работы карты функций реализацию телефонной книги на 100 записей и хранилища для нескольких принятых SMS. Фаза 2+ предполагает увеличение емкости
70
телефонной книги примерно до 250 записей, емкости хранилища SMS и реализацию технологии STK (SIM Application Toolkit).

STK базируется на широком использовании для обмена информацией SMS-каналов и представляет собой специальные программные приложения, записываемые на SIM-карту в виде наборов исполняемых процедур и команд. Под управлением таких программ мобильный терминал способен автоматически выполнять различные последовательности действий. С помощью STK может быть реализован доступ к различным информационным услугам (прогноз погоды, курс обмена валют, новостные сервисы, обстановка на дорогах), управление дополнительными услугами сотовой сети, доступ в Интернет, игры, оплата услуг и т. п. Для использования возможностей технологии необходим терминал, поддерживающий SIM-карты фазы 2+ (практически все терминалы, выпущенные после 1998 года), у которых при установке SIM-карты с STK появляется дополнительный пункт меню (SIM-меню или SIM Service). В ряде случаев абоненту разрешается даже самому менять содержание пунктов SIM-меню путем загрузки новых приложений посредством WАР или перепрограммирования SIM-карты в сервисном центре оператора [34].

В настоящее время развитие STK несколько затормозилось в связи с появлением терминалов с очень богатым оснащением, в основном STK используется для предоставления платных операторских сервисов. Однако наметилась другая очень перспективная тенденция – встраивать в SIM-карту модули флеш-памяти. По некоторым сведениям, к лету 2006 года выпуск таких SIM-карт уже начат и они стали появляться на рынке, причем объем встроенной в них памяти составляет 512 Мб или 1 Гб. В связи с резким ростом мультимедийных возможностей GSM терминалов при ограниченном числе моделей с возможностью использования съемных карт памяти такие SIM-карты с большой долей вероятности будут востребованы рынком. Разрабатываются и другие устройства встраиваемые в SIM-карты. Так компания Telecom Italia (TIM) разработала SIM-карту с радиоинтерфейсом (так называемую Z-SIM), которая способна дистанционно управлять любым устройством, оснащенным таким же радиоинтерфейсом, превращая мобильный терминал в универсальный пульт управления. Кроме того, технология позволяет оплачивать парковку автомобилей, проезд по платным автомагистралям или покупку билетов в кино. В перспективе новинка позволит совершать любые виды платежей, удовлетворяя при этом всем требованиям безопасности к таким системам.

В целом идея применения SIM-карт оказалась очень плодотворной и даже шагнула за рамки стандарта GSM. Карты, подобные SIM-картам стандарта GSM, используются в телефонах мобильной спутниковой связи („Инмарсат мини-М“, „Иридиум“, „Глобалстар“, „Турайя“), иногда называемых в специальной литературе GSM-подобными системами. Разработки аналогичных карт имеются и для стандартов СDMA one (is

71
95), ^ СDMA-450 (R-UiM-карты), СDMA 2000 1хeV-Do (R-UiM-карты). Идея выделения персональных данных абонента на отдельную сменную карту на сегодня уверенно доказала свою целесообразность и скорее всего универсальные карты в будущем станут неотъемлемой частью устройств связи всех стандартов, начиная с поколения 3G [34].

В настоящее время (по состоянию на лето 2006 года) для Европы производится ряд мобильных терминалов, работающих в двух режимах – GSM и WСDMA (UMTS). Это связано с тем, что пока основные европейские операторы разворачивают свои сети поколения 3G на основе технологии WСDMA островками, как правило в больших городах, где плотность населения позволяет говорить о рентабельности их работы. Основная территория сети в этом случае остается покрытой базовыми станциями, работающими в стандарте GSM. Поскольку для доступа к такой комбинированной сети в мобильный терминал необходимо вставить обычную SIM-карту, как и в любой другой GSM-терминал, на данный момент идею доступа к сетям третьего поколения с помощью терминала со сменной картой фактически можно считать реализованной на практике.

Стандарт GSM на сегодня является самым распространенным в мире. Соответственно, наибольшее число выпускаемых во всем мире терминалов – это GSM-терминалы, они же отличаются наибольшим разнообразием конструкций и количеством функций. Кратко остановимся на классификации терминалов стандарта GSM.
^ 4.3.3 Классификация GSM-терминалов
В настоящее время все GSM-терминалы в зависимости от их функциональности можно разделить на несколько классов. При этом нужно учитывать, что такая классификация всегда условна и ее отдельные пункты весьма значительно отличаются у разных авторов. С точки зрения производителя разделение мобильных терминалов на классы преследует в основном маркетинговые цели: отнеся аппарат к той или иной категории, можно изменить его цену в сторону увеличения исходя из соображений престижа. С другой стороны, техническое наполнение и функциональность терминала тоже должны соответствовать этой категории и по мере морального старения терминал может перемещаться в менее престижную категорию с соответствующим изменением его стоимости. Опишем наиболее общие классы или категории GSM-терминалов, к которым могут быть отнесены современные аппараты.

^ Начальный уровень (entry level или low end). Низшая ценовая категория GSM-терминалов. В свою очередь делятся на два подкласса: бюджетные или экономичные (обладают минимумом функций) и так называемые „продвинутые модели“ или high low end. Последние по своему оснащению находятся ближе к терминалам среднего класса и отличаются от

72
них в основном стоимостью. По мере старения аппараты среднего класса обычно переходят в данный подкласс терминалов начального уровня [35].
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   24

Похожие:

Мобильная связь Краткий обзор iconВеликая депрессия;Макроэкономический анализ
Введите аннотацию документа. Аннотация обычно представляет собой краткий обзор содержимого документа. Введите аннотацию документа....
Мобильная связь Краткий обзор iconВеликая депрессия;Макроэкономический анализ
Введите аннотацию документа. Аннотация обычно представляет собой краткий обзор содержимого документа. Введите аннотацию документа....
Мобильная связь Краткий обзор icon-
Краткий обзор жизни пророка, да благословит его Аллах и приветствует, до начала пророчества 59
Мобильная связь Краткий обзор icon-
Краткий обзор жизни пророка, да благословит его Аллах и приветствует, до начала пророчества 45
Мобильная связь Краткий обзор icon-
Введите аннотацию документа. Аннотация обычно представляет собой краткий обзор содержимого документа. Введите аннотацию документа....
Мобильная связь Краткий обзор iconВо имя Аллаха Всемилостивого, Сурового в наказании
Дополнение к статье «краткий обзор куфровского прошлого и настоящего мурджиитов-джихадистов Северного Кавказа»
Мобильная связь Краткий обзор iconВо имя Аллаха Всемилостивого, Сурового в наказании
Дополнение к статье «краткий обзор куфровского прошлого и настоящего мурджиитов-джихадистов Северного Кавказа»
Мобильная связь Краткий обзор iconТеория и методика подтягиваний на перекладине. Часть 2
Введение. Краткий обзор некоторых систем тренировок по подтягиванию на перекладине
Мобильная связь Краткий обзор iconПредмет геодезия. Краткий исторический обзор развития геодезии
Плановое обоснование топографических съемок. Полевые работы. Требования предъявляемые к проложению теодолитных ходов
Мобильная связь Краткий обзор iconГеноцид армян в турции: краткий исторический обзор
Русско-турецкая война 1877–78 гг Сан-Стефанский мирный договор. Берлинский конгресс и возникновение Армянского вопроса
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница