كيف تعمل بطاقة SIM لتفعيل الاتصال

تُعد تقنية بطاقة “SIM 4 SIM” من أشهر التقنيات المستخدمة في الهواتف المحمولة لتفعيل الاتصال والتواصل وعمل روابط مع نظام الخادم، وأيضاً تستخدم في العديد من المشاريع الكهربائية والإلكترونية.

ما هي بطاقة SIM؟

بطاقة “SIM”: هي وحدة تعريف المشترك التي تحتوي على الدائرة المتكاملة لتخزين معرف مشترك الهاتف المحمول الدولي “IMSI” ومفاتيح تحديد المشتركين والمصادقة عليهم في نظام الاتصالات وبطاقة “SIM” مضمنة في بطاقة ذكية يمكن إزالتها ونقلها إلى هواتف محمولة مختلفة.

توفر بطاقة “SIM” نظام أمان للمستخدمين، حيث تم تصنيع أول بطاقة “SIM” في عام 1991م بواسطة اتصالات “Giesecke” و”Deviant of Sagem” في فرنسا، كما تتضمن البيانات المخزنة في بطاقة “SIM” رقماً تسلسلياً فريداً يسمى “ICCID” ورقم تعريف مشترك الهاتف المحمول الدولي “IMSI”، وكذلك معلومات مصادقة الأمان ومعلومات مؤقتة حول الشبكة ورقم تعريف شخصي “PIN” ورمز إلغاء الحظر الشخصي “PUK” لإلغاء القفل.

تتضمن بطاقة “SIM” على ذاكرتها الداخلية التي تحتفظ فيها البيانات والمعلومات الشخصية والمالية وهوية “GSM / CDMA“، حيث تتيح بطاقات “SIM” الحديثة بتخزين بيانات التطبيق التي تتصل بالهاتف أو الخادم باستعمال مجموعة أدوات تطبيق “SIM”، كما تحفظ بطاقة “SIM” البيانات الخاصة بالشبكة لمصادقة هوية المشترك في الشبكة.

ومن بين العديد من المفاتيح تُعد أهم المفاتيح هي مفتاح “ICCID” أو “Ki” أو “LAI” أو مفتاح هوية المشترك الدولي في الهاتف المحمول ورقم الطوارئ المحدد للمعمل، كما تم إنشاء “Micro sim” لأحدث الهواتف الذكية، حيث تتضمن بطاقة “SIM” أيضاً على معلومات متنوعة، مثل رقم محطة خدمة الرسائل القصيرة “SMSC” أو اسم مزود الخدمة “SPN” أو رقم اتصال الخدمة “SDN” أو خدمة القيمة المضافة “VAS”، كما تكون بطاقة “SIM” بسعات بيانات متنوعة بنطاق من “32 كيلو بايت” إلى “128 كيلو بايت” ويمكن حفظ “250 جهة اتصال”.

• “SIM” هي اختصار لـ “Subscriber Identity Module” و”IMSI” هي اختصار لـ “International Mobile Subscriber Identity”.

• “ICCID” هي اختصار لـ “Integrated Circuit Card Identification Number” و”GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile Communications”.

• “PIN” هي اختصار لـ “Personal Identification Number” و”PUK” هي اختصار لـ “Personal Unlocking Key”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access” و”VAS” هي اختصار لـ “Value Added Services”.

• “SPN” هي اختصار لـ “Service Provider Name” و”SDN” هي اختصار لـ “Software Defined Networking”

• “LAI” هي اختصار لـ “Local Area Identification” و”SMSC” هي اختصار لـ “Short Message Service Center”.

• “Ki” هي اختصار لـ “Key Identification”

مفاتيح بطاقة SIM:

1- معرف بطاقة الدائرة المتكاملة “ICCID”:

معرف بطاقة الدائرة المتكاملة “ICCID”: هو رقم الحساب الأساسي الذي يتكون من “19 رقماً” كما يحتوي الرقم على أقسام مثل رقم تعريف جهة الإصدار “IIN” وتحديد الحساب الفردي ورقم التحقق، وما إلى ذلك.

• “IIN” هي اختصار لـ “Issuer identification numbers”.

2- معرف مشترك الهاتف المحمول الدولي “IMSI”:

معرف مشترك الهاتف المحمول الدولي “IMSI”: يتم استخدامه لتحديد شبكة المشغل الفردية وعادةً ما يتكون من “109 رقماً”، كما تمثل الأرقام الثلاثة الأولى رمز البلد المحمول “MCC”، وتمثل الأرقام التالية من “2 إلى 3 أرقام” رمز شبكة الهاتف المحمول “MNC”، وتمثل الأرقام التالية رقم تعريف مشترك الهاتف المحمول “MSIN”.

• “MSIN” هي اختصار لـ ” Mobile Subscription Identification Number”.

• “MCC” هي اختصار لـ “Mobile country code”.

• “MNC” هي اختصار لـ “Mobile Network Code”.

3- مفتاح المصادقة “Ki”:

مفتاح المصادقة “Ki”: هو “128 بت” يستخدم لمصادقة بطاقة “SIM” على شبكة الهاتف المحمول كما تحتوي كل بطاقة “SIM” على مفتاح مصادقة فريد يخصصه المشغل أثناء التخصيص، ويتم أيضاً تخزين مفتاح المصادقة في قاعدة بيانات شبكة الناقل.

عندما يتم تنشيط الهاتف المحمول لأول مرة باستخدام بطاقة “SIM”، فإنّه يكسب هوية المشترك الدولي للهاتف المحمول “IMSI” من بطاقة “SIM”، وينقلها إلى مشغل الهاتف المحمول للمصادقة، كما تقوم قاعدة البيانات في نظام التشغيل بعد ذلك بالبحث عن “IMSI” الوارد ومفتاح المصادقة المرتبط، حيث تقوم قاعدة بيانات المشغل بعد ذلك بإنشاء رقم عشوائي “RAND” وتوقيعه باستخدام “IMSI” وتعطي رقماً آخر يسمى “SRES_ 1”.

سيتم نقل “RAND” إلى الهاتف المحمول ثم تعمل بطاقة “SIM” بالتأكيد عليها باستعمال مفتاح المصادقة وتنتج “SRES_ 2” الذي ينتقل بعد ذلك إلى شبكة المشغل، كما تُشابه شبكة المشغل بعد ذلك “SRES_1″ الذي أنتجته و”SRES_2” من الهاتف المحمول، وإذا تطابق كلاهما يتم مصادقة بطاقة “SIM”.

• “SRES” هي اختصار لـ “Signed Response”.

5- معرف منطقة الموقع “LAI”:

معرف منطقة الموقع “LAI”: هي المعلومات المخزنة في بطاقة “SIM” حول الشبكة المحلية المتاحة، كما تنقسم شبكة المشغل إلى مناطق صغيرة مختلفة لكل منها “LAI”.

6- رسائل “SMS”:

يمكن لبطاقة “SIM” تخزين العديد من رسائل “SMS”.

• “SMS” هي اختصار لـ “Short Message Service”.

7- جهات الاتصال:

يمكن لبطاقة “SIM” تخزين حوالي “250 جهة اتصال”.

وظائف بطاقة SIM:

1- تحدد هوية المشترك:

هوية المشترك “IMSI”: هو المبرمج على بطاقة “SIM” هو هوية المشترك، ويتم تعيين كل “IMSI” إلى رقم هاتف محمول ويتم توفيره على “HLR” للسماح بتحديد هوية المشترك.

• “HLR” هي اختصار لـ “Home Location Register”.

2- مصادقة المشترك:

مصادقة المشترك: هي عملية باستخدام خوارزمية المصادقة على بطاقة “SIM”، ويتم توفير استجابة فريدة من قبل كل مشترك بناءً على “IMSI” المخزن على بطاقة “SIM” و”RAND” التي توفرها الشبكة ومن خلال مطابقة هذه الاستجابة مع القيم المحسوبة على الشبكة، يتم تسجيل دخول مشترك قانوني إلى الشبكة ويمكنه الاستفادة من خدمات مزود خدمة الهاتف المحمول، وأصبحت بطاقة “SIM” ميزة للعمل المحمول.

3- التخزين:

لتخزين أرقام الهواتف والرسائل القصيرة.

4- التطبيقات:

• تسمح مجموعة أدوات “SIM” أو معيار “GSM 11.14” بالإنشاء.

• تطبيقات على بطاقة “SIM” لتوفير المعلومات الأساسية عند الطلب.

• تطبيقات التجارة الإلكترونية والدردشة والبث الخلوي والنسخ الاحتياطي لدفتر الهاتف.

• الخدمات القائمة على الموقع.

بطاقات SIM القائمة على المعالجات الدقيقة:

بطاقات SIM القائمة على المعالجات الدقيقة: هو أهم جزء في بطاقة “SIM” هو وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بها، وإنّها شريحة بحجم الورق وهي عبارة عن ذاكرة قراءة فقط “ROM” نموذجية يتراوح حجمها بين “64 كيلو بايت” إلى “512 كيلو بايت”، ويتراوح حجم ذاكرة الوصول العشوائي “RAM” بين “1 كيلو بايت” إلى “8 كيلو بايت”، بينما يتراوح حجم “EEP-ROM” بين “16 كيلو بايت” إلى “512 كيلو بايت”.

يحتوي “ROM” على نظام التشغيل للبطاقة، بينما يحتوي “EEP-ROM” على بيانات تسمى التخصيص الذي يتضمن مفاتيح الأمان ودفتر الهاتف وإعدادات الرسائل القصيرة، وتعتمد معظم شرائح “SIM” الحديثة “5 فولت” و”3 فولت” و”1.8 فولت”، وهناك نوعان من بطاقات المعالجات الدقيقة، وتأخذ هذه البطاقات شكل بطاقات الاتصال التي تتطلب قارئ بطاقة أو بطاقات بدون تلامس، والتي تستخدم إشارات التردد اللاسلكي للعمل.

• “EEP-ROM” هي اختصار لـ “Electrically Erasable Programmable Read Only Memory”.

• “ROM” هي اختصار لـ “Read Only Memory”.

• “RAM” هي اختصار لـ “Random-Access Memory”.

أنواع بطاقة SIM:

1- بطاقة “GSM”:

تدل تقنية “GSM” إلى النظام العالمي للهواتف المحمولة ويمكن أن يُنسب أساسها إلى مختبرات بيل في عام 1970م، وهي تستخدم نظاماً بتبديل الدارات وتقسم كل إشارة “200 كيلو هرتز” إلى “8 فتحات زمنية” لـ “25 كيلو هرتز” وتعمل في “900 ميجاهرتز” و”800 ميجاهرتز” و”1.8 نطاقات جيجاهرتز”، كما يستخدم تقنية إرسال النطاق الضيق بشكل أساسي مضاعفة الوصول إلى تقسيم الوقت، وتختلف معدلات نقل البيانات من “64 كيلوبت في الثانية” إلى “120 كيلوبت في الثانية”.

2- بطاقة “CDMA”:

بطاقة “CDMA”: هو الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة والذي يشرح مبدأ قناة الاتصال الذي يستخدم تقنية انتشار الطيف ومخطط تشفير خاص، وهو مخطط تعدد إرسال بتقسيم الوقت ومخطط تعدد إرسال بتقسيم التردد.