1、SIM 卡的结构

SIM 卡是含有微处理器的智能卡，它由 CPU(8位)、RAM(工作存储器，6~16kB)、ROM(程序存储器，3~8 kB)、EPROM 或 EEPROM(数据存储器，128~256 kB) 及串行通信单元等 5 个部分组成，这 5 个模块集成在一整块集成电路中，以防止非法存取和盗用，因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用 SIM 卡的重要线索。

SIM 卡在与手机连接时，最少需要 5 根连线，如图1所示。图中，Vcc 为电源， CLK 为时钟，Reset 为复位，N.C 为未用，Gnd 为接地端、I/O 为数据输入输出接口，Vpp 为编程电压。每当开机时，手机都要与 SIM 卡进行数据交流，用示波器可在 SIM 卡座上测得一些数据信号。

2、SIM卡的种类

实际使用中的SIM卡有功能相同而外形不同的两种：

①嵌入式SIM卡 (俗称小卡)：这种卡的大小只有25mm×15mm（Mini-SIM)，是半永久性地装入到 GSM 手机中的卡。它是目前使用最多、最广泛的 SIM 卡，欲将小卡转换成大卡，只需买一个卡托，小卡即可以大卡的形式使用，即大卡和小卡的引脚在电气上完全兼容。

②卡片式SIM卡 (俗称大卡)：这种卡的大小为54mm×84mm (约名片大小)，大卡符合有关IC卡的 ISO7816 标准，类似 IC 卡。用户将卡插入移动设备、公共电话中就可以使用。

SIM 卡是一张符合 GSM 规范的“智能”卡，它内部包含了与用户有关的、被存储在用户这一方的信息，包括：

1、国际移动用户识别号码 (IMSI)。简单地说是用户的电话号码。IMSI 是全球统一编码的唯一能识别用户的号码，它使用网络来识别用户归属于哪一个国家、哪一个电信经营部门．甚至归属于哪一个移动业务服务区。

2、用户的密钥和保密算法。用户密钥和保密算法既能鉴别用户身份，防止非法进入网络，又能使无线信道上传送的用户数据不会被窃取，杜绝了“盗号并机”现象。

3、个人密码 (Personal identification number, PIN 码)和 PIN 解锁密码 (PIN Unlock Key, PUK码)。PIN 码是 SIM 卡的个人密码．可防止他人擅用、挪装 SIM 卡。当 PIN 码错误次数过多 (一般是＞4次) 后，需要使用 PUK 码来解锁，如果 PUK 错误过多（一般是＞10次），用户的 SIM 卡将被自动作废无法使用，需要携带身份证到达该 SIM 卡归属地的运营商营业厅办理补卡。

4、用户使用的存储空间。用户可将一些固定短消息、号码簿等个人信息存人 SIM 卡中。

SIM 卡的主要完成两种功能：存储数据(控制存取各种数据)和在安全条件下(个人身份号码 PIN、鉴权钥 Ki 正确)完成客户身份鉴权和客户信息加密算法的全过程。

此功能主要是由 SIM 卡内的一部具有简易操作系统的微处理机完成。芯片有八个触点，与移动台设备相互接通是在卡插入设备中接通电源后完成。此时，操作系统和指令设置可以为 SIM 提供智能特性。

SIM 卡智能特性的逻辑结构是树型结构。全部特性参数信息都是用数据字段方式表达。即在根目录下有三个应用目录，一个属于行政主管部门应用目录，两个属于技术管理的应用目录，分别是GSM 应用目录和电信应用目录。所有的目录下均为数据字段，有二进制的和格式化的数据字段数据字段中的信息有的是永存性的即不能更新的，有的是暂存的，需要更新的。每个数据字段都要表达出它的用途、更新程度、数据字段的特性(如识别符)、类型是二进制的还是格式化的等。

SIM 卡除了存储正常的数据字段，也存储有非文件字段如鉴权钥、个人身份鉴权号码、个人解锁码等数据。

SIM 卡是随着 GSM 阶段实施，开发其阶段性的功能。通常在第二阶段所建议的功能都是在第一阶段的基础上建立的，因而第二阶段的 SIM 卡也适用于第一阶段。

1、业务表

用于识别在 SIM 卡中已分配的和已激活的业务。这些业务是移动开发所需要的业务，如电信目录下的各种业务。

2、国际移动开发识别 (IMSI)

是用于存储国际移动开发身份的字段。IMSI 最长可由 15 位设置组成，每位数字需 4 比特容量，共需 9 字节容量。为了它的安全性，则在空中接口传输一次，以后均由可变化的 TMSI 来替代。

3、闭锁 PLMN 网路

用于存储 4 个不允许移动设备自动进入的 PLMN网路。因每个 PLMN 由移动国家码 (MCC) 和移动网路码 (MNC) 表示需要 3 字节的容量，所以共需 12 字节的容量。

4、位置信息

用于存储客户临时身份识别 (TMSI)、位置区识别 (LAI) 临时身份的有效时间 (TMSITIME)、位置更新状态。这样，既能保证客户的移动性，又能很快地寻找到客户移动后的新位置。TMI 需要4字节的容量，LAI 需要5字节的容量，TMSITIME 需要 1 字节的容量，共需要 11 字节容量。

5、加密密钥(Kc)及它的序列号码(n)

用于存储加密密钥(Kc)和它的序列号码(n)。Kc是客户信息加解密 A5 算法的入口参数，需要 8 字节的容量。n 是代表 Kc 可在空中接口上传输代号，通常需要 3 比特容量，一般给予 1 字节容量。

6、PLMN 选择器

用于客户或运营者选择使用 PLMN 网路的优先次序。至少能存储 8 个 PLMN 代号，每个需要 3 字节容量，共 24 字节的容量。

7、广播控制信道信息(BCCH)

用于存储加快呼叫连接进程的 BCCH。即在选择小区时，可以缩小移动台对 BCCH 载波的搜索范围。需要容量共 16 字节。

8、接入控制

用于存储客户接入控制等级。在 15 个等级中，有 10 个等级可分配给一般的客户，5 个等级分配给有高优先权的客户，所以共需 2 个字节。

9、被叫客广子地址

用于存储被叫客户子地址。一般可以结合存储在时间字段 6F3A 的缩位拨号进行操作。这个字段对将来电信业务的发展是很有用的。目前，所配置的容量为 22 字节。

10、缩位拨号

用于存储客户电话号码、被叫客户子地址识别符、网路/承载能力识别符等。其需要的容量为 14+X 字节。这种功能客户可在移动设备的键盘上完成。

11、容量配置参数

用于存储所需要的网路/承载能力的参数和当采用缩位拨号时移动设备结合已建立的呼叫配置参数。所需容量为 14 字节，10 字节分配给网路/承载能力，4 字节给移动设备客户接口配置。

12、短消息

用于存储移动设备从网路端接收的短消息，以及移动台发起的短消息。所需要的容量为 176 字节。

13、计费

用于存储所有的呼叫话费信息，即在客户通话结束后的最终话费。所需容量为 2 字节。

SIM 卡的工作状态有两种：即工作方式和空闲方式。当处于工作方式时，完成与手机之间的信息传输；当处于空闲方式时，将保持所有相关数据，并支持其内部处于全休眠、指令休眠或时钟休眠等方式，以有效地节省电能。

1、请勿将卡弯折，卡上之金属接触点尤应小心。

2、卡上的金属接触点要保持清洁，避免沾染尘埃。

3、为避免刮花金属接触点，如无必要，请勿将智能卡随意从电话中取出或插入。

4、勿将卡置于温度低于 -20℃ 或高于 85℃ 的地方，避免在高温的场合作用。

5、此卡只适用于批准入网的 GSM 数字移动电话机，否则将有可能使卡受到损坏，请于关机 10 秒后退卡，以防爆卡。

6、为防电话被盗用，请勿将卡与密码一起存放。

合法的 SIM 卡必须经过严格的管理步骤才能得以使用。SIM 卡在制造厂家出厂时已写入该卡的特定数据及保密密钥，以便进行个人化处理。用户可以读出或修改存储在 SIM 卡中的部分信息，这是它的一个吸引人的进步。读出或修改个人信息可用手机的键盘完成，也可以将 SIM 卡与个人计算机相连，使用相关的软件来完成。

SIM 卡是应用 GSM 移动通信终端的钥匙，一旦SIM 卡从移动终端中拔出，除了紧急呼叫外，终端均无法使用。SIM 卡除了能作为钥匙外，还提供用户很多方便，用户只需将 SIM 卡插入或嵌入任何一台 GSM 终端，即能实现通信。

SIM 卡还看管许多提供给用户业务的信息，可用来存储短信息，特是那些当用户不开机或不在时接收的信息。更专门的应用是存储一个优先表，当几个网络都可接入时供用户选择。当实时的收费通知在网上出现时，SIM 卡可以记住这条信息，使用户可以随时知道自己的花费。

eSIM 就是将传统 SIM 卡转变为“电子版本”直接嵌入到设备芯片上，用户无须再插入物理 SIM 卡，但功能上与 SIM 卡无异。

5G 超级 SIM 卡是 SIM 卡的一次变革，能实现 GB 级存储容量以及高读写速率，这与之前相比是指数级的提升。

5G 超级 SIM 卡可以通过实体卡配合 App，实现不同手机之间核心数据一键备份、一键恢复，一卡轻松换手机。

2021 年 2 月，紫光国微推出 256GB 超级 SIM卡。

这款超级 SIM 卡产品，具备高速接口，在存储卡形态基础上增加了 SIM 触点，实现了二合一卡槽上同时支持存储功能和 SIM 通信功能。超级 SIM 卡还推出了同名移动端 APP，用户通讯录、照片、应用等资料，可以通过备份/恢复的一键式操作，实现跨品牌手机迁移。而且，资料备份和恢复均在本地进行，全程加密护航，不消耗流量，也不泄露资料内容。

安全性方面，官方称超级 SIM 卡能够为用户提供“私人数据保险箱”服务。它内置的金融级芯片已经通过国际 CC EAL6+ 测试，取得了国内 ISCCC EAL4+ 安全认证/银联芯片安全认证/国密算法二级认证等一系列安全资质。