USIM：存儲支持鑑權密鑰K（是整個UMTS安全體系的核心）。接受參數有：隨機數（RAND），鑑權標誌參數（AUTN），並計算生成消息鑑權碼（XMAC）、響應參數（RES）、完整性保護密鑰（IK）、鑑權密鑰（CK）。
GSM的SIM卡僅是一種單應用卡，它僅遵循GSM11.11規範(注1)，該規範中定義 SIM卡上只能有一個應用，即GSM應用。因此，它不能直接添加額外的應用，而我們平時在使用的移動炒股、移動銀行等應用都是通過STK(SIM卡應用工 具包)來實現的。要不然，就是需要再在手機當中安裝額外的應用卡片來實現其它應用，技術的複雜可想而知。而3G的USIM卡則不存在這種問題，它實現了平 臺和應用的分離。爲此，3GPP組織專門制定了UICC多應用平臺規範。USIM應用只是UICC平臺上的第一個應用，象以上提到的非電信應用或電信的增 值應用其實就可以完全建立在這個平臺上，而且每個應用都可以遵循各自的行業規範，如EMV、PBOC、社保規範，無需再安裝其它的卡片，這種好處是顯而易 見的。
爲了實現USIM卡對多應用的支持，除了定義UICC平臺外，USIM卡的相關規範中還定義了其它一些變化。
1. 傳輸協議和平臺特性：除支持T=0外還要求支持T=1；平臺可以支持4邏輯通道。
2. 應用和文件結構：引進了ADF的概念和DIR文件結構。
3. PIN管理模式：採用通用PIN、應用PIN、本地PIN的分級管理模式。
4. 命令：各命令參數、狀態字的變化；引入短文間標識符(SFI)，增加MAMAGE CHANEL命令以支持多邏輯通道。
這些變化使USIM卡更加符合智能卡ISO 7816規範，從而使多種應用添加在UICC平臺上成爲可能。
USIM卡並不是只能做單純的認證功能，事實證明它正在逐步向移動商務平臺、乃至最後的多應 用平臺過渡，在手機上實現電子錢包、電子信用卡、電子票據等其它應用已不再是難事。這一特點使USIM卡成爲了不同行業跨領域合作、相互滲透經營的媒介， 如銀行可以參與電信的經營，反之亦然。
除能夠支持多應用之外，USIM卡還在安全性方面對算法進行了升級，並增加了卡對網絡的 認證功能，這種雙向認證可以有效防止黑客對卡片的攻擊。同時，USIM卡的電話簿功能更爲強大，最多可存入500個電話號碼，並且針對每個電話，用戶還可 以選擇是否錄入其它信息，如電子郵件、別名、其它號碼等。
關於無線網絡GSM--SIM卡體系結構
第一節 SIM卡系統描述
SIM卡（Subscriber Identity Module）即用戶身份模塊，除某些特殊情況（例如緊急呼叫），在沒有SIM卡時，GSM用戶不能接入GSM服務。該模塊可以說是GSM用戶功能實體， 它包含了所有的用戶數據，特別是鑑別用戶過程和與用戶有關的信息。SIM卡應符合ISO7816標準，該標準確定了機電特性和微電路卡功能，常被稱爲“跳 蚤”卡。
在Phase2+中GSM建議定義了一個控制底板，SIM卡能將其聯於手機。人們說SIM卡爲“前激活”。SIM卡通過與網絡發送的短消息相結合，提供了一些重要的能力，即確定了對每個運營者的特殊服務。
第二節 總線拓樸結構
無
第三節 物理接口
3．1 幅面
人們通過尺寸區別兩種形式的SIM卡：大的ID-1型SIM卡和小的plug-in型SIM卡
· ID-1型SIM卡，其尺寸與信用卡一樣。它符合規範IOS7810和7811，嵌入和取出這種卡比Plug-in型SIM卡要快。
· Plug-in型SIM卡，其尺寸小。這種卡是手機常用的形式。它在手機中的嵌入和取出不如ID-1型SIM卡那麼簡單。
“規範”中規定了基站可同時接受ID-1型和Plug-in型兩種SIM卡。對手機來 說，ID-1型SIM卡在呼叫期是嵌入的，那麼它只用到呼叫結束。如果ID-1型SIM卡被取出，則Plug-in型SIM卡可接入使用。最後，在呼叫期 間如果取出ID-1型SIM卡，呼叫則自動中斷。
3．2 內部結構
SIM卡是圍繞着處理器組織的。它包括了幾種存儲器【44】
·ROM(Read Only Memory)，典型容量爲16K字節，含有卡的開發系統，算法A3和A8（也可能A38）是專有使用；
·EEPROM(Electricaly Erasable Programmable Read Only)，儲存多少電話號碼取決於卡的EEPROM的容量,典型容量爲8K字節，它包含了全部GSM規範定義域和與專有使用有關的數據；
·RAM(Random Access Memory)，其容量還可以減小，典型值是數百字節，它包含與專有使用有關的數據。
使用電可編程只讀存儲器EEPROM的SIM卡能保存手機關機時所存儲的信息，並在必要時提取這些信息。使用者只要保存好SIM卡，即使更換手機仍可按同樣身份使用。
·SIM卡是帶有微處理器的芯片卡，內有5個模塊，每個模塊對應一個功能：CPU（8位）、 程序存儲器ROM（6-16kbit）、工作存儲器RAM（128-256kbit）、數據存儲器EEPROM（2-8kbit）和串行通信單元，這5個 模塊集成在一塊集成電路中。SIM卡在與手機連接時，最少需要5個連接線：
*電源（Vcc）
*時鐘（CLK）
*數據I/Q口（Data）
*復位（RST）
*接地端（GND）
·電源開關時，SIM卡電氣性能爲：當開啓電源期間，按以下次序激活各觸點：RST低電平狀 態；Vcc加電；I/O口處於接收狀態；Vpp加電；提供穩定的時鐘信號。當關閉電源時，按如下次序工作：RST低電平狀態；CLK低電平狀態；Vpp去 電；I/O口低電平狀態；Vcc掉電。
第四節 電 源
l 供電電壓Vcc
SIM卡的供電電壓應該如下表所示：
標識
最小
最大
單位
Vcc
4.5
5.5
V
Icc
10
mA
SIM卡所消耗的電壓不能超過上表所示的電壓範圍。
當SIM卡處在IDLE狀態時，所消耗的電流不能超過 200 µA（條件：1 MHz 、25°C），
l REST(RST)
手機在操作SIM卡時候RST電壓範圍如下表：
標識
條件
最小
最大
VOH
IOHmax = +20 µA
Vcc-0,7
Vcc (note)
VOL
IOLmax = -200 µA
0V (note)
0,6V
tR tF
Cout = Cin = 30 pF
400 µs
NOTE: To allow for overshoot the voltage on RST shall remain
between -0,3 V and Vcc+0,3 V during dynamic operation.
一個卡有8個電接點，其中只有5個用於GSM phase2 階段（對於ISO卡有6個用於phase1）。SIM卡由手機供電，電壓範圍位4.5至5V。在正常工作狀態耗電約10mA，在守候狀態下總耗電不會超過 200mA（帶1MHz時鐘）。爲了減少耗電，新開發的卡用3V供電。最終5V卡被淘汰。
時鐘信號是由手機提供的；頻率在1MHz至5MHz之間，典型值時3.579545MHz。一個接點可以在終端和SIM卡之間交換數據，速率時時鐘頻率的1/372即典型值位9.6kb/s。在phase2+中，速率將大大提高，在初始化期間可以選擇。
插腳可以通過手機使SIM卡初始化。在輸入輸出插角上，手機可以同時發送卡的結構。手機和卡遵循一定的會話協議交流消息，不同的協議事實上對於卡來說是標準化了，多種特性和字符相混雜是比較少見和複雜的，方向是模塊化。
第五節 總線協議
5．1交流協議
手機和SIM卡交流數據遵循ISO7816-3規範的“T=0”協議，它定義了一批SIM卡。這是一個簡單的協議，它採用了帶錯誤檢測的字符異步發送，在出錯時，藉助於偶數位並立即重複。
會話總是發生在手機初始化時。最後發出命令，SIM卡回覆這些命令。
一條命令佔開頭5個字節，
·指令級別CLA確定了應用類型（A0值在GSM中是十六進制）；
·域INS給出指令；
·域P1和P2，必要時用來確定指令參數；
·域P3，給出長度、命令長度，或待回覆長度。
數據域可能在命令中表示。
回覆包含在尾部兩個字節SW1和SW2(Status Word)中，它指示命令的成敗。如果命令不包括它們的話，也可能在數據域前面。碼SW1一般值在90和9F之間（十六進制，90意味着正結算），或60 和6F之間，後者指出應用中的問題。在拒絕執行命令的情況下，碼SW2一般確定原因（例如CHV未復原）。
最靠左的字節總是首先發送。
用“T＝0”交流協議時，在兩個方向上用一個回覆命令是不行的。爲了避免這個缺陷，定義了一 個特別的命令EGT RESPONSE。終端首先發出帶接入數據的命令；卡通過SW1和SW2運行，SW1取值9F，SW2給出要發送的數據長度，然後終端發出命令GET RESPONSE，但無數據，從而使卡能發出其數據。
5．2安全特性
SIM卡內有一定數量的安全字符。作爲“跳蚤”卡，它具有一個密鑰集，用以保障不同介入者的個性安全（製造商、運營者……）。SIM卡還有密鑰和GSM專用的驗證算法，它用了4至8個數字密碼，稱之爲CHV1和CHV2。
CHV1碼（Card Holder Verififccation1）用於用戶身份。它常常在GSM的Phase1中使用，以個人身份碼PIN(Personal Identity Number)來表示。一個有缺陷的碼在服務預訂期內由供應商負責。這個碼可由使用者修改，使用者可以決定使用或者不使用CHV1功能。在CHV1免激活 功能不用的情況下，這個碼在每次插入SIM卡或每次加電時要爲用戶申請。
CHV2碼（在Phase1中稱爲PIN2）指出了身份的附加部分，例如運營公司方面的信 息。如果網絡運營者需要的話，他就可以使用CHV2碼。這個碼具有CHV1碼相同的特徵，但不能免激活。在CHV1和CHV2之間不存在任何等級關係。使 用CHV1只授予了關於這個碼的功能，而不授予關於CHV2的功能，反之亦然。
當使用者引入了一定次數的錯碼時，CHV(CHV1或CHV2)被阻塞。阻塞就是把SIM卡 置於禁止手機有任何激活的狀態。只有通過CHV解阻塞密鑰纔可能解除CHV的阻塞。CHV1和CHV2解阻塞密鑰有8個數字，在Phase1中稱爲個人身 份碼解鎖密鑰PUK(PIN Unblocking Key)，在Phase2中稱爲解鎖CHV。如果有一個錯碼進入，將給用戶一個指示。在10次失敗後，解阻塞密鑰在迴路內封鎖，即使連續試驗，手機也處於 關機狀態。這樣卡就完全無用了。
5.3 穩定性
無
5.4 差錯控制
在收到ATR（Answer to Reset）指令後，那些不遵循協議的信號，比如ATR強制信號或所傳輸的字節太少，手機都將會執行復位，除非在手機接收到至少連續三個錯誤的ATR指令後，手機纔不會拒絕同SIM卡通信。
第六節 系統配置
命令集
1． 數據接入指令
好幾個命令建立了SIM卡的開發系統：
·SELECT，它允許選擇標有字頭的文件，然後SIM卡在收到GET RESPONSE中指出所選文件的狀態（它可能是一個目錄）；
·STATUS，用它可以獲得選用的通用文件的狀態，這個中性命令爲手機用來週期性查詢激活前的SIM卡，以便知道SIM卡是否要發出某個命令；
·READ BINARY和READ RECORD，由SIM卡分別激勵文件中記錄的字節組發送；
·UPDATE BINARY和UPDATE RECORD，分別修改字節或通用文件中的記錄；
·SEEK，搜索所選通用文件中的某字節序列（僅對於不透明文件）；
·INCREASE，可以週期性給初始文件加一些記錄。
2． 與安全有關的指令
好幾個命令可以管理不同的通行字：
·VERIFY CHV，CHV1/2的檢驗（檢驗用戶號碼CHV1/運營者號碼CHV2）；
·CHANGE CHV，修改CHV1/2;
·DISABLE CHV，去激活CHV1；
·ENABLE CHV，重新激活CHV1；
·UNBLOCK CHV，釋放CHV1/2。
有以下幾個指令管理着附加安全功能：
·INVALIDATE，取消某類文件，這類文件對READ命令而言已不值一讀了；
·REHABILITATE，恢復一個文件；
·RUN GSM ALGORITHM，執行算法A3。
3． 與會話有關的指令
“T=0”協議是十分有限的，命令總是由終端引入的，而且不能雙向交流數據。爲了避免這些缺陷，定義和使用了好幾條指令，特別針對激活前的SIM卡：
·GET RESPONSE，詢問包含有接入參數的前一命令的結果。這個命令是在9FXX完整回覆後被使用，例如在SELECT、INCREASE、SEEK和RUN GSM ALGORITHM；
·ENVELOPE，在激活前的SIM卡中轉移SIM卡應用數據（見12.5節）；
·FETCH，詢問SIM卡，以便它轉移SIM應用命令；
·TERMINAL RESPONSE，轉移終端回覆給SIM卡發出的預激活命令；
·TERMINAL PROFILE，給SIM卡發送由終端支持的功能，引導SIM卡應用。
l 預激活SIM卡
當在一個GSM手機上可以引入激活時，這個SIM卡被叫做預激活。一個命令集在建議11.14中被確定，並且在SIM卡應用項中被重新編組。
1 預激活命令交換的一般原則
儘管預激活SIM卡能引入激活，但它總是停留在“T=0”協議方向的手機命令上。當SIM卡想發送一個預激活命令時，它就通過91（十六進制）位置的SW1字節標記它，任何命令的正回覆均如此。
SIM卡發的預激活命令總是被包裝於“T=0”協議層的回覆中。這些回覆由手機發送 FETCH命令後隨即發送。通過TERMINAL RESPONSE“T=0”命令，手機回覆了SIM卡的各種命令，在TERMINAL RESPDNSE命令中，它放置了必要的數據，或者指出命令失敗。手機保持有規律地查詢SIM卡，爲了知道它是否聯動激活，可以使用命令STATUS。
若干預激活命令引入會話中
·MORE TIME，使SIM卡在處理時間需要特別長時可以申請更多的時間，在手機激活引起錯誤時，SIM卡也可申請更多的時間；
·POLL INTERVAL，可調整兩個STATUS命令之間的最大間隔，STATUS命令是在守候狀態由手機發出的；
·POLL OFF，取消先發出的所有POLL INTERVAL命令；
·REFRESH，允許SIM卡指出在應用過程中形狀的可能變化。
2 向SIM卡轉移短消息
由於有短消息，所以網絡可以與SIM卡會話。之所以短消息可以由網絡向SIM卡轉移，是由於 在傳輸層TL上有一個專用身份鑑別器。手機收到短消息後並不顯示它，而是直接打包在預激活命令SMS-PP DOWNLOAD中發給SIM卡命令本身被打包於SIM命令ENVELOPE中。SIM卡執行完命令（正向或負向），手機發出一個消息RP-ACK（正或 負）給網絡。
短消息同樣能夠通過網絡傳送給在小區中的用戶SIM卡。過程於點免計費發送相類似。
3 用卡發送預激活命令
SIM卡可以激活通信服務。
在預激活命令SET UP CALL條件下可建立呼叫（或在手機未通信情況下單位建立，或正在通信處於等待狀態，或者中斷後建立）、發送短消息和發送附加業務命令。
好幾個預激活命令允許SIM卡用屏幕和手機鍵盤來管理人機會話。SIM卡可以傳送160字符 以下的短文並顯示於手機屏幕上，顯示可以是短暫的，也可以一直顯示到用戶自行刪去；SIM卡同樣也可以要求手機發出一定的音調，顯示一個短文和置於字符顯 示等待狀態，字符可以是純數字的，也可以是字母數字混合的，還可以是字符串。
SIM卡同樣能夠通過預激活命令SET UP MENU向手機傳送一個菜單和短文，供選項用。該菜單被手機納入菜單集。當用戶在菜單中作了一個有效的選擇時，手機發出一個命令ENVELOPE，該命令 包含一個信息單元MENU SELECTION，它確定了選擇。SIM卡啓動於預激活階段並着手合適的激活。
由於呼叫控制服務，在SIM卡的控制下安排呼叫集合是可能的。手機應該在釋放呼叫前有步驟地 通知SIM卡，手機發出一個預激活命令CALL CONTROL（包裝於ENVELOPE命令中），它確定了被號碼和支持的服務類型（等效於信息單元BEARER CAPABILITY）。SIM卡應答，若呼叫被接受，應答爲正，若指示號碼更換或服務類型不同，應答爲負。手機應該與SIM卡的回覆相一致。附加業務的 使用者可用相同方式激勵SIM卡，SIM卡給出或不同意所要求的服務。這樣的功能允許考慮實現一種預付費SIM卡，當卡內不再有存款時，所有呼叫被禁止。
最後，SIM卡還可以向終端諮詢本地信息，像所選的網絡（移動業務國家號碼MCC和移動網編碼MNC）、定位和小區指示以及手機的IMEI。這些數據在預激活SIM卡中的應用程序，應該是必要的。
第七節 數據流類型
7．1 SIM卡數據的一般構成
存儲器的內部組成由SIM卡生產者來確定，不是由“規範”確定的。然而，外觀數據結構採取經營系統典型的分級樹形結構。安全命令在接入方法和結構中均予以考慮。
樹根總是由主卡MF(Master File)組成，MF可以包括子卡EF(Elementary File)或專用卡DF(Dedicated File)。DF卡就是目錄索引，它本身可以包括其他的DF卡或EF卡。
整個卡片首先在2個字節上形成鑑別和附加信息，它附和由卡片製造者選擇的插入信息。第1個鑑 別字節決定了卡片的類型(MF、DF、MF派生的EF)，第2個字節確定了範圍內的聯接方式。卡片EF包括了起始和內容。這內容可能就是一個記錄，記錄的 長度在起始中指示，或者是同樣長度的記錄的集合（記錄數量和長度均在起始中確定）。在循環卡片中，與線性卡片比較，後一個記錄沖掉了較前的記錄（即前一個 記錄或最前的記錄）。
每一個卡片聯着一個接入等級，條件是輸入一個通行字，這樣能保護讀寫數據。
數據通道通過定點實現，在SIM卡的初始化中，定點在主目錄中。通過一套控制，手機能夠改變 定點值，同時保留原有等級，也可以下降或提升等級。當在基本EF卡片上定點時，可以通過移位來讀或寫一個特殊的記錄，也可以直接指示卡片的序列號碼。另外 的插入可能性也存在，例如用好幾個點取代一個定點。
7．2 SIM卡的數據結構
SIM卡的根目錄MF包含EF、卡片中的序列號、與通信服務有關信息編組目錄（縮位號碼錶、最後合成號碼、收或發的最後一個短消息等）以及與GSM有關的數據目錄（IMSI、優先語言、優先序列的PLMN網表、定位範圍等）。
在SIM卡中存儲的數據有不同的接入權限。可分爲5個接入等級：
·ALW(always)，數據可通行，即使沒有任何通行字輸入；
·CHV1，數據可通行，條件時通行字被免激活或者SIM卡中有通行字；
·CHV2，數據可通行，條件時通行字CHV2在SIM卡中；
·ADM，數據可通行，已建立一套卡片的管理實體，也就是GSM運營者；
·NEV，數據從未讀出。
對SIM卡而言，四種接入類型都是可能的：閱讀、修改、作廢、復原。對每套卡片，每種類型都確定了接入等級。閱讀和修改類型的接入等級是不同的。像SIM卡的序列號，總是必讀的（ALW級別），但決不會修改（NEV級別）。作廢時允許卡片接入（讀或寫），復原即恢復通道。
一般來說，爲了閱讀接入卡片都有CHV1級別，作廢和復原級別都是ADM。寫通道少應有內容的數據類型。
7．3 在SIM 卡中存儲的信息表
1． 安全數據
SIM卡中有安全數據和計數裝置。然而，它們沒有包括在12.3.2節所介紹的卡片結構中，因爲READ/WRITE類型（見12.4.3節）的輸入輸出命令不能讓它們接入。
這些數據如下：
·CHV1用戶個人通行字；
·CHV1的激活或免激活指針；
·CHV1的錯誤計數；
·CHV1的解鎖密鑰；
·解鎖密鑰的錯誤計數；
·Ki，用戶鑑權密鑰。
2． GSM目錄的強制性數據
在根目錄中，SIM卡的身份鑑別IC符合ITU-T的E.118建議。有關SIM卡的序列號時鑑別服務提供者的，此域不可修改。
好幾個文件應強制性存在與GSM目錄中，並應由SIM卡管理。下述文件明確了接續的結構，並且只有在ADM級別上（即運營者）才能修改。
·管理信息，該參數允許好幾個移動運算形式。例如運營者可以做一些網絡測試用的SIM卡；
·SIM卡GSM階段的識別（Phase1，Phase2或Phase2+）；
·IMSI,用戶身份的國際同一性；
·接入控制級別，該參數可以限制用戶的接入（即在RACH信道上發出申請），可限制在原始國內、原始網內或給他授權的範圍內；
·命名網絡的搜尋週期，該值用分鐘表示，當手機漫遊到原始國之外時，該值用來強制手機週期性地返回其命名網絡；
·SIM服務表，指示由中繼授權選擇地功能並由使用者激活。
下面的文件記錄了手機使用中最近發生的情況，一旦使用者進入了CHV1碼，通過終端可修改以下數據。
·定位信息，該記錄包括TMSI、LAI、當日週期性定位記時和當日狀態；
·頻率表，當手機選擇一個小區時，優先在表中尋找信標頻道。該頻率表包括有常有小區的相鄰小區的信標頻道，從而減少了搜尋時間；
·四個網絡表，是最近試圖登錄和被拒絕登錄的網絡表；
·密鑰Kc和密鑰號碼；
後一個文件允許存儲一個優先語言表，該表在人機界面上由用戶選用。這個文件使移動終端可以在用戶語言上自動顯示於屏幕。用戶可以改變有缺陷的語言。
3． GSM目錄的可選性數據
有些數據可存儲於SIM卡中，但不是強制性的，它們是：
·PLMN網絡選擇器，在優先級遞減順序中優先PLMN網絡表（用戶可修改）；
·短消息類型，手機可收到的短消息；
·運營商名（僅由管理模塊修改）。
好幾個文件與收費通知單的附加業務有聯繫，如單位計數器、單價表、等。另一些文件被引入phase2階段，以便對企業網絡提供專門服務，也就是確定用戶組合的可能性。
4． 電信目錄的可選性數據
一定數量的數據與電信服務相聯繫或組合在電信目錄中。
下列文件記錄了在用戶終端上新近活動或它選擇的結構。它們均可在CHV1平臺上修改。
·最近的被叫號碼；
·縮位號碼錶和附加業務控制表；
·結構、容量參數，它給出了支持服務所必須的容量；
·MSISDN號碼（該號碼手機不能使用但能幫助掩蓋用戶存儲的漏洞）。
好幾個文件與短消息相連。事實上SIM卡存儲着短消息（甚至指定手機而不專門指定卡），這些短消息由手機接收或是要發向網絡。一個文件最多包括一個參數表，該表可以幫助使用者發送短消息，例如常用的SC服務器地址。
在號碼資源有限時限制GSM手機的接入時可能的（例如在一個企業網中），一個基本的文件包含號碼錶；只有在CHV2平臺上纔可以修改。
