‍‍‍‍‍‍‍‍2019 年作為 5G 元年，隨著中國 5G 牌照的發(fā)放，5G 離我們的生活越來越近。眾所周知，要想體驗 5G 速度，換支持 5G 的手機(jī)是必須的。

中興 5G 手機(jī)

　　隨之而來的疑問是：之前從 2G 升到 3G，聯(lián)通用戶需要換 SIM 卡，從 3G 到 4G 的時候，移動和電信用戶也需要換 SIM 卡，SIM 卡似乎和網(wǎng)絡(luò)有一個配套使用的關(guān)系。

　　那么，在 5G 時代要不要接著換卡呢？

沒錯，SIM 卡就是這個小玩意

　　SIM 卡內(nèi)部有什么玄機(jī)？

　　首先，我們來看看什么是 SIM 卡。

　　SIM 卡的全稱是 Subscriber Identity Module，也叫用戶識別模塊，是裝在手機(jī)之上用來識別用戶的，就像手機(jī)的身份證一樣，網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)通過了才允許手機(jī)接入。

　　別看 SIM 卡不起眼，實際上它還是一個帶有集成電路芯片的卡片，簡稱 ICC（Integrated Circuit Card）。從硬件上說，ICC 應(yīng)該是它的正式名稱，SIM 只是它實現(xiàn)的功能。

　　SIM 卡雖小，但里面竟然集成了 CPU，存儲（分為 RAM，ROM，F(xiàn)lash，EEPROM 幾種），輸入輸出單元等模塊，真是五臟俱全，大有乾坤。

　　我們使用手機(jī)和 SIM 卡時，實際上是手機(jī)向 SIM 卡發(fā)出了命令，SIM 卡內(nèi)部根據(jù)相關(guān)協(xié)議來執(zhí)行運(yùn)算并反饋結(jié)果，并不是想象中只做單純的信息存儲器那么簡單。

　　SIM 卡里存放了哪些信息？

　　SIM 卡里面的數(shù)據(jù)分為兩類：靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)一種是生產(chǎn)時永久寫入卡里的，另一種是運(yùn)營商發(fā)卡時寫入的，一般不會變化。動態(tài)數(shù)據(jù)一種是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)更新的，另一種是用戶存入的通訊錄和短信等數(shù)據(jù)。

SIM 里存儲的信息

　　主要的靜態(tài)數(shù)據(jù)分為下面這些：

　　1、SIM 卡自身芯片的全球唯一識別序列碼 ICCID ( Integrated Circuit Card IDentifier)。

　　2、用戶識別信息：IMSI ( International Mobile Subscriber Identity)。

　　IMSI 是由 3 位移動國家碼，2 位移動網(wǎng)絡(luò)碼，以及 10 位用戶識別碼這三部分組成。IMSI 僅在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用，和用戶使用的手機(jī)號有一一對應(yīng)的關(guān)系。

　　3、鑒權(quán)密鑰 Ki，以及用于鑒權(quán)加密的 A3，A5 和 A8 算法。在算法的作用下，生成并傳遞鑒權(quán)數(shù)據(jù)。鑒權(quán)是 SIM 的核心功能，在后面會詳細(xì)描述。

　　4、兩個密碼：PIN ( Personal Identification Number)，PUC ( Personal Unblocking Code)。

　　PIN 用于保護(hù) SIM 的使用安全，如果手機(jī)啟用了此功能，每次開機(jī)都要輸入 PIN，連續(xù)輸入錯誤 3 次 SIM 卡將被鎖住。

　　SIM 卡鎖住了怎么辦呢？這就輪到 PUC 上場了。PUC 是專用于給已鎖定的 SIM 卡解鎖的，但輸入的時候更要小心，如果連續(xù)輸入錯誤 10 次的話，SIM 卡將永久鎖定，相當(dāng)于報廢了。

　　5、運(yùn)營商其他數(shù)據(jù)：運(yùn)營商名稱 SPN，接入點名稱 APN，短消息中心號碼 SMSC，其他服務(wù)號碼等等。

　　主要的動態(tài)數(shù)據(jù)包含下面這些：

　　1、位置區(qū)標(biāo)識 LAI (Location Area Identity)：移動網(wǎng)絡(luò)一般劃分為多個位置區(qū)，手機(jī)需要定時上報自己所在的位置區(qū)，讓網(wǎng)絡(luò)知道手機(jī)的位置，方便尋呼。

　　2、臨時移動用戶標(biāo)識 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)：為了保護(hù) IMSI 信息，網(wǎng)絡(luò)會在手機(jī)接入之后分配一個臨時的標(biāo)識。

　　3、位置更新定時器 T3212，頻點列表等輔助信息。

　　4、通信錄和短信等用戶數(shù)據(jù)。

　　SIM 卡是怎樣給用戶鑒權(quán)的？

　　SIM 卡相當(dāng)于每個用戶的身份證，其最主要的作用是給用戶鑒權(quán)，說白了就是網(wǎng)絡(luò)判斷用戶是不是系統(tǒng)登記過的合法用戶，只有鑒權(quán)通過才能接入網(wǎng)絡(luò)。

　　下面說下 2G GSM 的鑒權(quán)流程是怎樣工作的。

2G 使用 SIM 的鑒權(quán)流程

　　上圖這個流程的前提是：SIM 卡里面，核心網(wǎng)都存儲了同樣的鑒權(quán)密鑰 Ki。

　　第一步，SIM 卡給網(wǎng)絡(luò)發(fā)送用戶的識別碼 IMSI，申請接入網(wǎng)絡(luò)。

　　第二步，網(wǎng)絡(luò)先用 IMSI，一個隨機(jī)數(shù) RAND 和密鑰 Ki 算出一個序列值 SRES，然后把這個隨機(jī)數(shù)發(fā)給 SIM 卡，相當(dāng)于給 SIM 卡出了道題，讓 SIM 卡也做一下同樣的計算。

　　第三步，SIM 卡算出結(jié)果 SRES 之后發(fā)給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)一看，和自己的計算結(jié)果一樣，就判斷這個 SIM 卡代表的用戶是合法用戶。具體流程比較復(fù)雜，上圖進(jìn)行了大量的簡化，并用紅色的“人話”做了翻譯。

　　這個流程有一個明顯的漏洞，就是只有網(wǎng)絡(luò)給用戶出題，判斷 SIM 卡代表的用戶是否合法，SIM 卡并沒有去判斷網(wǎng)絡(luò)是否合法。這個就給了偽基站可乘之機(jī)。

　　偽基站可不會真的去做什么鑒權(quán)工作，直接鑒權(quán)通過，真實用戶又沒有識別對方是真基站還是偽基站的能力，只得落入陷阱任人宰割。

偽基站詐騙

　　到了 3G 時代，為了提高安全等級，引入了雙向鑒權(quán)機(jī)制，也就是不但網(wǎng)絡(luò)對用戶進(jìn)行鑒權(quán)，用戶也對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鑒權(quán)，只有雙方都確認(rèn)對方合法之后通信才會進(jìn)行。

　　為了支持雙向鑒權(quán)，SIM 卡也升級成為了 USIM (Universal Subscriber Identity Module)卡。

　　USIM 和 SIM 有什么不同呢？

　　1、硬件平臺升級為 UICC (Universal integrated circuit card)，區(qū)別于 SIM 的硬件 ICC。

　　2、UICC 在軟件上可支持 SIM (用于 GSM)和 USIM (用于 3G 及更先進(jìn)技術(shù))等多個應(yīng)用，因此也叫 USIM 復(fù)合卡。也就是說，一般 USIM 卡內(nèi)部是兼容 2G SIM 卡的。

　　3、USIM 內(nèi)存儲的是鑒權(quán)密鑰K，支持支持雙向鑒權(quán)及更長的秘鑰，以及更新的鑒權(quán)加密算法，安全性更高。

　　4、USIM 可以存儲彩信和更多的通信錄。

　　鑒權(quán)機(jī)制的升級是引入 USIM 卡最重要的目標(biāo)，我們通過下圖來看看 3G 的鑒權(quán)流程和 2G 有什么不同。

3G 使用 USIM 的鑒權(quán)流程

　　首先，第一步是類似的，都是給網(wǎng)絡(luò)發(fā)送用戶的識別碼 IMSI，申請接入網(wǎng)絡(luò)。

　　第二步，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過計算之后，把兩個值：隨機(jī)數(shù) RAND 和網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)令牌 AUTH 發(fā)給 USIM 卡。 這一步比 2G 多發(fā)的 AUTH 就是讓 USIM 用來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鑒權(quán)的。

　　第三步，USIM 通過 AUTH 來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鑒權(quán)，如果鑒權(quán)通過，則把用隨機(jī)數(shù) RAND 計算出的結(jié)果 RES 發(fā)給網(wǎng)絡(luò)。

　　最后，網(wǎng)絡(luò)把對 USIM 發(fā)來的 RES 和自己之前計算的結(jié)果 XRES 一比較，如果一樣就鑒權(quán)通過。具體流程比較復(fù)雜，上圖進(jìn)行了大量簡化，并用紅色的“人話”做了翻譯。

　　這一套流程下來，就實現(xiàn)了 USIM 和網(wǎng)絡(luò)的雙向鑒權(quán)，安全性大為提高，偽基站就毫無從中作梗的機(jī)會了。

　　4G 的鑒權(quán)流程和 3G 非常類似，僅細(xì)節(jié)稍有不同，但對 USIM 卡的要求是相同的。

4G 使用 USIM 的鑒權(quán)流程

　　在部署 5G 時，如果采用非獨立組網(wǎng) (NSA) 形式，用戶面完全由 4G 承擔(dān)，因此鑒權(quán)流程就完全和 4G 是一樣的。如果采用獨立組網(wǎng)形式，鑒權(quán)流程也是和 4G 類似的。

　　由此可見，從 4G 升級到 5G，只要 4G 用的是 USIM 卡，就完全可以支持 5G 鑒權(quán)，不需要再換卡。

　　為什么 2G 升 3G/4G 要換卡，而升 5G 不用換？

　　實際上，4G 網(wǎng)絡(luò)由于不支持 2G 時代老舊的 SIM 卡，在從 2G 和 3G 往 4G 升級的過程中，大家都已經(jīng)把 SIM 卡換成 USIM 卡了。

　　當(dāng)然，移動，聯(lián)通和電信的在從 2G 升級到 3G 和 4G 的選擇不同，中間經(jīng)歷的換卡的過程也是不同的。

　　中國移動的 3G 網(wǎng)絡(luò) TD-SCDMA 使用簡化流程鑒權(quán)，因此老用戶不需要換 USIM 卡也能接入網(wǎng)絡(luò)。然而到了 4G 時代，由于 LTE 網(wǎng)絡(luò)不允許按照 2G GSM 的方式鑒權(quán)，所以幾乎所有移動用戶在升級 4G 時需要換卡。

　　中國聯(lián)通的 3G 網(wǎng)絡(luò) WCDMA 使用了新的鑒權(quán)流程，因此從 2G GSM 到 3G 必須換成 USIM 卡，而從 3G 到 4G 就不再需要換卡了。

　　中國電信就要復(fù)雜一些，其 2G 是 CDMA 網(wǎng)絡(luò)，3G 是 CDMA2000，在技術(shù)上自成一體，和移動聯(lián)通的 2G GSM，3G WCDMA 和 TD-SCDMA 在鑒權(quán)上是完全不同的。

　　并且，電信的 CDMA 的手機(jī)卡也不叫 SIM 卡，而是稱為 UIM 卡或R-UIM 卡，其數(shù)據(jù)格式跟移動和聯(lián)通的 SIM 卡或者 USIM 卡也不相同。

　　到了 4G 時代，電信和移動聯(lián)通殊途同歸，都部署的是 LTE 網(wǎng)絡(luò)，需要升級成 USIM 卡并同時兼容 CDMA。因此，電信用戶從 3G 升級到 4G 必須換卡。

　　三大運(yùn)營商經(jīng)過了從 2G 升級到 3G 和 4G 這一過程，其用戶都已升級為 USIM 卡，因此在 5G 階段就無須再換卡了。

各運(yùn)營商的換卡路徑

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的5G来了，需要更换SIM卡吗？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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