SIM Card Este tutorial apresenta os conceitos básicos

SIM Card
Este tutorial apresenta os conceitos básicos sobre o SIM Card, cartão necessário ao funcionamento de um
terminal celular GSM.
Flávia Schreiber
Administradora de Empresas com Habilitação em Comércio Exterior tendo atuado no mercado de
componentes eletrônicos na Siemens e em empresas do grupo como, Icotron e Infineon Technologies, e
recentemente Smart Cards, especialmente SIM Cards, na DARUMA ORGA Card Systems S.A. como
Gerente de Vendas.
Email: [email protected]
José Luis De Souza
José Luis é Engenheiro de Telecomunicações (UGF 73) com extensão em software (ICAI Madrid 1977)
tendo atuado nas áreas de Comutação Pública e Privada, Operações de Telefonia Celular, Trunking, Paging,
etc.
Presidente da FITec, ocupou várias posições de Direção de empresas de Teleco, sendo as mais recentes as
de Presidente da Daruma, Presidente da TESS (hoje Claro), VP Comercial da TESS e Diretor de Operações
Comerciais da ATL (hoje Claro).
Participou do desenvolvimento do Sistema Metaconta na ITT (hoje Alcatel), foi Coordenador do Projeto
Trópico no CPqD, desenvolveu produtos nas áreas de automação e comutação como Diretor de Tecnologia
da Avel e da Batik, participou da criação da empresa Radiolink de Trunking e @cess de Paging, como
Diretor Técnico da Itatel.
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Desde 1992 participa ativamente como membro dos conselhos da Telexpo e Futurecom, além de Coordenar
e Proferir palestras nestes e outros congressos internacionais. È membro do Conselho de Administração da
Telebrasil da qual foi o primeiro Presidente do Conselho Consultivo.
Assumiu em 2002 um novo desafio profissional como empreendedor e Diretor do Teleco.
Email: [email protected]
Marcelo Bellini Garcia
Engenheiro Mecânico com Habilitação em Automação em Sistemas (Mecatrônica) pela Escola Politécnica
da USP com pós-graduação em Administração em Marketing pela Fundação Getúlio Vargas, tendo atuado
nos mercados de CAE/CAD/CAM, Internet Corporativa, Segurança de Redes e mais recentemente Smart
Cards, incluindo SIM Cards.
Diretor de Marketing e Vendas da DARUMA ORGA Card Systems S.A.
Categoria: Telefonia Celular
Nível: Introdutório
Enfoque: Técnico
Duração: 20 minutos
Publicado em: 14/07/2003
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SIM Card: O Que é
O SIM – Subscriber Identity Module - é um tipo de smart card (cartão inteligente), especialmente projetado
para telecomunicações, que é utilizado dentro do aparelho celular GSM - Global System for Mobile
Communications - para identificar o usuário para o sistema.
Consiste em um cartão de plástico que contém um microcomputador, com suas portas de entrada e saída,
memórias e sistema operacional, com mecanismos de segurança incorporados. O cartão é visualmente
identificado pelo número serial do chip que é único mundialmente, gravado no corte plug-in, denominado
ICCID – Integrated Circuit Chip Card Identification.
Como outros tipos de smart cards, o SIM Card tem o tamanho de um cartão de crédito e possui um chip com
recorte ao seu redor, que facilita a sua retirada para uso no telefone.
Quando um telefone celular GSM é ligado, o sistema automaticamente procura e define a localização do
cliente utilizando o SIM Card. O SIM Card em conjunto com o telefone celular é capaz de transferir
mensagens para o sistema com segurança.
A configuração de memória do SIM Card segue os padrões da especificação GSM 11.11 definidos pelo ETSI
– European Telecommunication Standard Institute - juntamente com 3GPP – 3rd Generation Partnership
Project. Adicionalmente, outros padrões foram definidos por estas instituições de forma a padronizar o
sistema GSM. Ver lista resumida de especificações ao final do documento.
Foram definidas as seguintes fases para o GSM:
1991-1993 Fase 1
A Fase 1 compreendeu serviços básicos de telefonia com alguns serviços de valor adicionado conforme
exemplos abaixo:
efetuar e receber chamadas
autenticação
gerenciamento de senha e desbloqueio de senhas
seleção de redes móveis preferenciais
somente recebimento de SMS, mesmo assim dependia do aparelho e da rede GSM
números abreviados para efetuar chamadas
serviços de dados, fax
lista de redes móveis com acesso bloqueado para roaming
1994-1997 Fase 2
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Na Fase 2, houveram inclusões de funcionalidades, sendo as principais citadas abaixo:
informações sobre cobrança (Advice of Charge) disponibilizando o valor da chamada, conversão do
custo da chamada para moeda local e sua visualização no display, limite máximo de valor para
chamadas
números fixos para efetuar chamadas
status de short messages – aviso de memória disponível
último número chamado – função de re-chamada no SIM
escolha do idioma preferencial no SIM
seleção de mensagem por região (Cell Broadcast) onde se encontra o usuário
armazenamento de números telefônicos com mais de 20 dígitos
visualização do provedor do serviço de telefonia móvel no visor do aparelho
1997-atual Fase 2+
Na Fase 2+ houveram avanços tecnológicos importantes, onde podemos salientar:
lançamento da funcionalidade Over The Air
lançamento da funcionalidade e aplicações SIM Tool Kit
números bloqueados para efetuar chamadas
inclusão de caracteres especiais de idiomas como chinês, japonês, russo, etc.
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SIM Cards: Funções
Funções básicas
As duas funções básicas do cartão SIM são autenticação do cliente e roaming.
O número do telefone e o billing das chamadas estão relacionados ao cartão SIM, ao contrário do que
acontece hoje com as tecnologias que identificam o usuário pelo aparelho. Da mesma forma, o acesso aos
dados armazenados no SIM é independente ao aparelho.
A utilização do cartão SIM traz maior segurança tanto para o usuário como para a operadora, pois são feitas
checagens de senhas e autenticação do usuário na rede GSM através do cartão.
No momento que o telefone é ligado, o usuário deve digitar sua senha pessoal de 4 dígitos denominada PIN –
Personal Identification Number. Caso esta senha seja digitada incorretamente um certo número de vezes
consecutivas, o SIM Card é bloqueado automaticamente e somente poderá ser desbloqueado usando a
Chave de Senha de 8 dígitos PUK – PIN Unblocking Key. Se o PUK for digitado incorretamente 10 vezes
consecutivas, o SIM Card é automaticamente bloqueado.
A tecnologia GSM inclui outras 2 chaves adicionais, sendo o PIN 2 e o PUK 2. Através do PIN 2 é possível
configurar o SIM Card para desbloquear o PIN e efetuar funções específicas definidas pela operadora
móvel, como por exemplo configurar o SIM Card para efetuar ligações somente para os números
pré-definidos pelo usuário.
Da mesma forma que o PUK é a chave de senha para a senha PIN, o PUK 2 é a chave de senha para o PIN
2.
A arquitetura da tecnologia GSM proporciona conexão inteligente e segura que permite a troca de
informações entre o cartão SIM e a rede GSM.
Funções complementares
O SIM Tool Kit (STK) é um dos destaques da Fase 2+ do GSM. Trata-se de um conjunto de comandos
padronizados pela norma 11.14 que são implementados em SIM Cards dos diversos fabricantes. Se torna
então uma plataforma universal de programação que permite o desenvolvimento e provisionamento de
serviços de valor adicionado e e-commerce em SIM Cards GSM 2.5G, tais como: serviços de informações de
tráfego, previsão do tempo, entretenimento (cinema, teatro, etc), reservas de vôos, entre muitos outros.
Aplicações SIM Tool Kit são definidas pelas operadoras móveis celulares como fator de diferenciação de
seus serviços. Parcerias com provedores de conteúdo são de importância vital para a oferta deste tipo de
serviço.
Da mesma forma que o STK, a funcionalidade OTA – Over The Air – foi também um dos destaques no
lançamento da Fase 2+. Esta funcionalidade permite alterações/ atualizações de dados no SIM Card através
da rede diretamente, viabilizadas através de SMS, bem como o download de aplicações sem a necessidade
de haver contato físico com o SIM card.
Os requerimentos para viabilizar a solução OTA são:
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SIM Cards habilitados com a funcionalidade OTA
Bibliotecas de Software OTA para comunicação com diversos SIM Cards
Funcionalidade OTA na rede: Customer Care, Short Message Service Centre, Gerenciador OTA
As soluções OTA são proprietárias, uma vez que o mercado demandou a solução antes mesmo que a
padronização fosse possível. Sendo assim, cada fornecedor disponibiliza sua biblioteca OTA de modo que a
operadora possa implementá-la em sua rede, como forma de possibilitar a comunicação entre os diversos
fabricantes. A biblioteca compõe uma lista de padrões, comandos, atualizações, e o código fonte proprietário
responsável por cada operação.
Algumas funções complementares podem ser relacionadas abaixo:
Agenda telefônica armazenada no SIM Card
SMS (Short Message Service) entre pessoas
Serviços de informação como por exemplo, saldo de conta pré-paga
Chat
Download de tons para o aparelho
Barrar e transferir ligações, bem como deixar a chamada em espera
Acesso a dados através de WAP – Wireless Application Protocol
Envio e recebimento de e-mail
etc
Funções avançadas
Com a evolução da tecnologia, serviços avançados podem ser oferecidos e utilizados pelos usuários do GSM,
de modo a oferecer maior flexibilidade, mobilidade e conveniência, tais como:
MMS – Multimedia Messaging Service - onde a mensagem a ser enviada é totalmente personalizada.
Por exemplo, tira-se uma foto, adiciona-se uma música e envia ao destinatário pelo celular.
mobile banking, o qual permite visualização de saldo bancário, efetuar aplicações financeiras, efetuar
transferências entre contas, etc.
e-commerce, permitindo a realização de compras de produtos e serviços através do celular, como
presentes, tickets de cinema, teatro, etc
loteria, no qual o usuário não precisa mais se deslocar a uma casa lotérica para efetuar sua aposta.
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SIM Cards: História
O primeiro cartão foi lançado em 1985 pela operadora móvel celular alemã Netz C, sendo simplesmente um
cartão magnético. A mobilidade da assinatura e o aumento da segurança através da remoção do cartão foram
as principais vantagens da introdução do cartão. O número do telefone e os demais dados necessários ao
billing estavam relacionados ao cartão e não mais ao aparelho celular.
Também em 1985, alguns países europeus assinaram um acordo para desenvolvimento do GSM e um novo
padrão para uso de tecnologia digital. Em 1992, a primeira rede GSM foi lançada.
Em 1988 o cartão magnético foi substituído pelo smart card, sendo esta a primeira aplicação em smart card
para comunicação móvel no mundo.
A interface inteligente entre o cartão e o aparelho, o novo nível de segurança através da checagem do PIN
number (senha individual) e a autenticação na rede celular foram as principais conquistas com a introdução
do smart card.
O SIM Card em sua versão full size possui 85 x 54 mm. Como os aparelhos celulares se tornaram mais
compactos nos últimos anos, o SIM Card sofreu uma redução no seu tamanho através do corte plug-in
realizado ao redor do chip, sendo utilizado em sua versão plug-in no tamanho 25 x 15 mm.
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SIM Cards: Tecnologia
Capacidade de memória e tecnologia
Os SIM Cards estão disponíveis nas versões 8 Kbytes (muito pouco utilizado atualmente), 16 Kbytes, 32
Kbytes, 64 Kbytes e 128 Kbytes de memória EEPROM.
Com o lançamento de novas aplicações e serviços aos usuários, maior memória do SIM Card é requerida.
Desta forma, operadoras novas já estão utilizando seus SIM Cards a partir de 32 Kbytes de memória uma
vez que lançam seus serviços já com funções de valor adicionado, não se restringindo apenas a serviços de
voz e tendem a migrar rapidamente para 64 Kbytes, que já se tornaram padrão para muitas operadoras, de
modo a ampliar sua oferta de serviços.
Em aproximadamente 2 anos, deve ocorrer a migração para cartões de capacidade maior e assim
sucessivamente.
Os SIM Cards disponíveis atualmente são baseados em máscaras (sistemas operacionais) proprietárias, ou
com “Virtual Machine Java” (simplesmente denominados SIM Cards Java) e com “Micro-Browser
implementado”, como por exemplo o WIB Browser. Existem ainda variações importantes como o MicroBrowser implementado sobre um SIM Card Java.
No passado era muito comum a utilização de soluções proprietárias, o que não mais reflete a tendência de
mercado. Devido às vantagens do Java e dos Micro-Browsers, as operadoras têm adotado estas soluções em
suas redes.
A maior vantagem para as operadoras móveis celulares oferecida pelo Java é a interoperabilidade entre
produtos de diferentes fornecedores, especialmente o SIM Card, bem como o fácil e flexível gerenciamento,
operação e implementação de novos serviços de valor adicionado.
SIM Card Java
O SIM Card Java contempla funções novas e especiais inerentes à tecnologia Java, o que permite uma
melhor utilização da memória EEPROM do SIM Card. Alguns exemplos podem ser citados:
Garbage Collection: após a remoção de uma aplicação (ou applet), todos os componentes também são
removidos, estando a memória “limpa” e disponível para novo uso.
Dynamic Memory Allocation: blocos de memória “limpa” e disponível para novo uso são vistas como
único bloco de memória disponível, não havendo necessidade de bloco contínuo de memória
disponível.
Memory De-fragmentation: blocos de memória são fisicamente alocados (processo similar que ocorre
em um PC). Re-utilização da memória livre como bloco contínuo de memória disponível.
A tecnologia Java já foi comprovada no mundo PC e aceita pelos institutos internacionais de padronização
como ETSI e 3GPP, já existindo especificações padronizadas (exemplo Java 2.1.1)
O Java também é aceito como solução interoperável para SIM Cards, que representa uma solução para
plataformas abertas.
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As principais vantagens proporcionadas pelo Java são mencionadas abaixo:
desenvolvimento único de aplicações => conceito write once, run everywhere
existência de muitos profissionais aptos a desenvolver aplicações em Java
re-utilização de programas
mecanismo de carregamento de applets é padronizado
Os SIM Card com Micro-Browser
Os cartões com Micro-Browser permitem acesso a informações e serviços baseadas em servidores que
trabalham juntamente com um sistema OTA.
Enquanto as aplicações baseadas em SMS:
utilizam comandos SIM Toolkit
executam e buscam informações específicas
são enviadas para o aparelho celular via SMS
são visualizadas como Menus SIM Tool Kit normais no visor do aparelho
Os SIM Cards com Micro-Browser permitem aplicações dinâmicas:
as aplicações são armazenadas em um servidor
as aplicações podem ser alteradas quantas vezes for necessário
não há necessidade de substituir cartões massivamente
Algumas aplicações são residentes no cartão e podem ser atualizadas pelo usuário, como por exemplo,
homepages, bookmarks, etc.
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Por dentro do SIM Card
A memória do SIM Card é dividida em memória RAM, ROM e EEPROM, além de possuir CPU & ALU
Timer, I/O Port, Security & Fuse Logic, conforme desenho abaixo.
Na memória EEPROM são alocados os diretórios e arquivos inerentes à configuração do SIM Card,
compreendendo o “Master File”, os “Dedicated Files” e os “Elementary Files”.
“Master File” (MF), “Dedicated Files” (DF) e “Elementary Files” (EF) são definidos da seguinte forma pela
norma GSM 11.11/ETS 300 045:
Master File – Arquivo único mandatório. Contém condições de acesso e, opcionalmente, DFs e EFs.
Dedicated File – Arquivo que contém condições de acesso e, opcionalmente, EFs e outras DFs.
Elementary File – Arquivo que contém condições de acesso e dados.
A configuração básica do SIM Card ocupa aproximadamente 8 Kbytes de memória EEPROM e
compreende:
Cabeçalho não–GSM ocupando aproximadamente 300 bytes
Master File ocupando aproximadamente 300 bytes
PINs,PUKs, Kis, ADM keys, Tin, Layout, etc
Diretório GSM ocupando aproximadamente 750 bytes
LP, IMSI, Key Kc & n, PLMN sel, HPLMN, ACM max, SST, ACM, GID 1 & 2, PUCT,
CBMI, SPN, BCCH, ACC, FPLMN, LOCI, AD, Phase
Diretório Telecom ocupando aproximadamente 6600 bytes
ADNs, FDNs, SMS, CCP, MSISDN, SMPS, SMSS, LND, Ext 1, Ext 2, Ext 3
OTA Data Fields ocupando aproximadamente 160 bytes
SIM type, DL-Key, DL-Text, Seq-No, Orig. Address
Demais espaços de memória são destinados às aplicações de valor adicionado.
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SIM Cards: Considerações Finais
O Futuro dos SIM Cards
O aumento da competição entre operadoras proprietárias de redes GSM irá impor uma maior competição por
serviços de valor adicionado e assistência ao cliente, demandando investimentos pesados no controle do
churn e na simplificação do uso do celular como instrumento de conveniência na vida das pessoas. A busca
incessante de diferenciais competitivos exigirá das operadoras grande criatividade no lançamento de serviços
e na simplicidade de relacionamento com o cliente.
O SIM Card será peça fundamental na oferta destes diferenciais na medida da evolução tecnológica rumo
aos processadores mais poderosos e velozes, maior capacidade de memória e linguagens de programação que
permitam o desenvolvimento e implementação de novas funcionalidades em prazos competitivos.
Com o aumento da velocidade de transmissão das redes móveis, aplicações voltadas para multimídia, Chat,
m-commerce, etc, serão cada vez mais as impulsionadoras da evolução do SIM Card, elemento fundamental
no desenvolvimento de soluções de segurança que viabilizam estes serviços.
O USIM – Universal Subscriber Identity Module – o SIM Card utilizado em aparelhos celulares 3G (3ª.
Geração), foi projetado com base na experiência de padronização dos SIM Cards GSM e já nasce
padronizando o mundo 3G para prover funções básicas de assinantes e administração de rede tais como
escolha de idioma, preferências quando em roaming, segurança e autenticação, além de permitir aos
operadores grande flexibilidade no desenvolvimento de aplicações que de fato criem diferencial competitivo.
A simplicidade de atendimento ao cliente é parte dos novos desafios a serem enfrentados pelas operadoras
internacionais, principais interessadas na excelência da prestação de serviço onde quer que esteja seu
cliente.
Referências interessantes
www.gsmworld.com
www.gsmworld.com/gsmeurope/index.html
www.etsi.org
www.tiaonline.org
Lista resumida de especificações do SIM Card / GSM
GSM 02.09
Especificação Aspectos de Segurança
GSM 02.17
Especificação SIM, Características Funcionais
GSM 02.30/ETS 300 068
Especificação Interface Man-machine do aparelho
GSM 03.20
Especificação Funções de Segurança Relativas a Rede
GSM 03.40
Especificação SMS
GSM 03.48
Especificação Funções de Segurança para SMS
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GSM 11.10/ETS 300 020-1
Especificação Conformidade do aparelho
GSM 11.11/ETS 300 045
Especificação da Interface SIM – aparelho
GSM 11.12
Especificação 3V para SIMs
GSM 11.14
Especificação SIM Tool Kit
GSM 11.17
Especificação testes de SIM
GSM 11.40/ETS 300 020-2
Especificação Simulador de Sistemas
Download de especificações
As especificações GSM 11.11 (Interface SIM Card/telefone móvel), GSM 11.14 (SIM Application Toolkit),
GSM 03.48 (OTA), entre outras, podem ser encontradas no link www.etsi.org/getastandard/home.htm
Definições importantes relacionadas ao SIM Card
ICC-ID
Integrated Circuit Chip Identification
ATR
Answer To Reset – primeira troca de informações entre SIM e o aparelho
PIN
Personal Identification Number
PUK
PIN Unblocking Key
Ki
Subscriber authentication key; the cryptographic key used by the authentication algorithm
A3, and cipher key generator A8
ADM keys
Administrative Keys
LP
Language Preference
IMSI
International Mobile Subscriber Identity
TMSI
Temporary IMSI
Key Kc
Cryptographic key used by the cipher A5
PLMN
Public Land Mobile Network
HPLMN
Home Public Land Mobile Network
ACM
Accumulated Call Meter
SST
SIM Service Table
GID 1&2
Group Identifier Level 1&2
PUCT
Price per Unit and Currency Table
CBMI
Cell Broadcast Message Identifier Selection
SPN
Service Provider Name
BCCH
Broadcast Control Channels
12
ACC
FPLMN
Access Control Class
Forbidden Public Land Mobile Network
LOCI
Location Information
AD
Administrative Data
ADN
Abbreviated Dialling Number
FDN
Fixed Dialling Number
SMS
Short Message Service
CCP
Capability/Configuration Parameter
MSISDN
Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network
SMSP
Short Message Service Parameters
SMSS
Short Message Service Status
LND
Last Number Dialled
EXT 1,2&3
Seq-No
Extension 1,2&3
Sequential Number
Orig.Address Originating Address
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SIM Cards: Teste seu Entendimento
1. Qual é a principal utilização do SIM Card ?
Substituir a identidade do usuário através do smart card.
Identificar o usuário no sistema móvel celular executando as funções de autenticação inerentes à
tecnologia GSM.
Aumentar o vínculo do usuário com o aparelho celular.
Efetuar o billing das chamadas através do SIM Card.
2. Assinale a alternativa errada.
O signficado de OTA é Outra tentativa ainda possível para download de aplicações.
O principal conceito do Java no que se refere ao desenvolvimento de aplicações é write once run
everywhere.
As aplicações desenvolvidas para o SIM Card com Micro-Browser são armazenadas em um servidor.
As aplicações SIM Tool Kit são definidas pelas operadoras móveis celulares como fator de
diferenciação de seus serviços.
3. Assinale a alternativa correta.
O GSM foi padronizado pelas próprias operadoras móveis.
O roaming internacional no GSM não necessita de acordos comerciais entre as operadoras.
A utilização do SIM Card não agrega segurança para o usuário e operadora móvel.
A chave de senha PUK serve para desbloquear o PIN.
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