CDMA移动终端卡——UIM

CDMA移动终端卡——UIM（林耀雪）
    UIM（User Identity Module）代表了移动终端卡未来发展方向，它比传统的
鉴权手段如MIN／IMSI、MIN／ESN适配方式更具优势。UIM ID方式除了适用于CDMA
系统外，还可用于GSM系统和其他的TDMA方式以及第三代移动通信系统。其标准以
GSM系统最新执行的标准为基础框架制定，CDMA机卡分离，手机将遵从该标准进行
研发，内容包括CDMA、GSM、DWT－2000、Internet、WAP等部分，文件格式类似于
UNIX。以上这些内容基于IS－95B协议，并向下兼容IS-95A，向上兼容CDMA2000，
支持CAVE算法。
1使用背景
    现在大家普遍使用的GSM手机使用SIM卡，它分为大卡和小卡两种方式，它们
在功能上没有差别，只不过为了适应不同大小的机型而已。目前CDMA试验网中使
用的是无卡手机，而将来中国联通CDMA网将使用机卡分离的手机，所使用的手机
卡是UIM卡，并在理论上能“一卡多网”，既能用于CDMA网，又能用于GSM网等。
对于机卡分离方式的手机，机有机号，卡有卡号。机号就是每个手机机身让网络
识别的硬件序列号，在网络使用中变形为ESN码。卡号对应于移动手机号码，代表
网络服务。机号和卡号都可参与鉴机和手机保护，但分工有所不同。据统计，有无
鉴权对于运营商利益的影响分别为4%和0.5％。
2 UIM系统描述
    UIM总体着眼点是整个移动通信系统，甚至是第三代系统。 UIM硬件技术要求
符合GSM11.11的规范，每张卡以ICCID（集成电路识别码）标识，分为ISO大卡和
PLUG-IN小卡两种方式。大卡符合ISO7816－1，2部分的规范，比如规定了工作温
度为-25℃～＋70℃的范围；小卡符合 Annex A（普通）中定义的规范。 UIM中的
软件是由按树型结构组成的文件系统，各个文件针对不同特定功能，并可根据不
同目的，按照专用文件和基础文件不同用途加以取舍组合。
    文件类型包括3种：主文件、专用文件、基础文件。
    主文件是代码为3F00的一个文件，它包含多个专用文件7F24、7F10、7F20、
7F25、5F40等。
    每个专用文件针对一个移动通信系统，包含多个基础文件，专用文件7F10以
下所包含的文件，是手机自身可独立完成的一般功能部分，如用户手机所存储的
号码等。专用文件7F20以下的文件是有关GSM和IMT－2000的网络部分内容；而对
于CDMA部分是十用文件7F25以及所属基础文件的内容等。
    基础文件分3种：透明文件、线性文件、循环文件。透明文件存储的是一些无
需用户知晓但参与实际使用的信息，如IC码等。线性记录文件是以线性方式存储
记录的文件，存储的是如大家熟知的“常用号码存储”等的内容。循环文件是存
储类似于通话记录中的“已接电话显示”中的总保留最后10个或5个电话号码等记
录的文件。基础文件包括许多文件，大家所熟知的为完成一般性功能的文件（无
需—一详述）。我们最感兴趣的是有关未来新功能新业务方面的文件。如文件代
码为6F38的基础文件，文件名为ESN-ME，存储了UIM ID使用56位码中的 32位的字
节们况，为透明文件，它为未来从32位升级至56位的使用作准备；UCS2文件，它
是专为中、日、韩语文章从网上下载用的基础文件；等等。
    文件中每个记录的长度为256字节。每个字节都有特定意义，符合相关规范，
例如在描述短消息业务基础文件中有2个字节专为互联网使用的符合TLA，ELA-637
-A规定的WAPMESSAGE－ID等等。
    在使用中，有些文件是必选的，有些是可选的，手机厂商按照各移动通信系
统手机类型的不同，有选择地组织选择文件。如当UIM芯片中的文件系统包含专
用文件7F10和7F20所连带的文件时，就可用于GSM手机，当包含专用文件7F10和
7F25所属文件时，就可用于CDMA手机；而当包含专用文件7F10和7F20以及7F25等
所属文件时，就可用于双制式手机。可以看出，专用文件7F10是必选的，是一切
移动通信系统的基础，而很多其他专用文件或基础文件，如上文提到的有关未来
新功能新业务方面的文件就是可选文件，厂家可在研发制造手机时，按市场需求
选用这些基础文件以实现手机新的功能。
3KAVE算法
    UIM的CAVE算法输入有UIM ID、ESN、RANDSSD、A-Key、IMSI－T、RANDBS、
IMSIM等，其中， ESN、RANDSSD来自于手机自身， A-Key是一个个性化数据， 
MIN是运营商针对用户进行网络分析的参数，ESN码作为输入参数之一，参与KAVE
计算，并由空中A接口传递给网络，在传递时是动态变化的。除了鉴权过程外，
它还参与其他多项功能，而手机的鉴权和激活仅仅是它参与的一部分功能，它同
时也参与计费等过程。参与计费的参数有许多，不仅有ESN还有MIN等。
    UIM在CDMA系统KAVE算法中所使用的参数比GSM的SIM卡中KAVE算法所使用的参
数要多，在GSM系统中，实际参加鉴权的只有Ki和RAND两个参数，而不用EMSI和ESN。
    在未来网络同时使用有卡和无卡两种方式手机的情况下，UIM ID和ESN将并存
于网络以用于鉴权。有卡手机将使用UIM ID参与鉴权，无卡手机使用ESN码代替
UIM ID参与鉴权。它们都是32位码，在KAVE输入格式上没有冲突，甚至可重复。
在网络使用时，运营商可根据网络手机情况使用ESN或UIMID，通过添加一个标识
加以区分。对于KAVE算法，在输入参数的格式上只要求满足32位码的条件就行。
UIM ID在MAP协议、A接口等使用效果最好，而ESN方式在这类接口中使用效果稍
差一点。
4 UIM和MIN／ESN方式的比较
    传统的MIN／ ESN适配方式是网络在鉴权过程中，将从手机中所得到的ESN和
MIN一对号码和HLR中存储的原ESN和MIN码相对照，若匹配，则为合法手机；否则
即失配，为非法。它的优点是有利于数据安全和加密，由于ESN值是动态变化的，
所以更利于防盗。比起MIN/ESN失配及其类似方式，UIM具有很多优点。主要优点
是它在网络侧不用大改动，在HLR中存储的是定值：UIM ID码为未来平滑过渡到
第三代的56位号码方式作准备。缺点是目前UIM ID号码分配没有最后确定下来，
需要和国际标准化组织共同努力，尽早完成。另一个缺点就是“认卡不认人”，
虽然现在听起来不利于防盗，但将来技术先进了，成本降低了，价格也会降得和
现在呼机差不多。运营商主要靠服务挣钱。比如在电信发展较好的日本东京，
PHS手机只要100日元，近科白送；而在发展较落后的蒙古首府乌兰巴托，手机的
价格普遍要比中国高。中国电信事业也正在经历这个过程，所以UIM最符合未来
发展。