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1、中国移动通信业务卡管理体系子体系SIM卡基础技术规范1总则52参考文献53符号和缩略语63.1符号63.2缩略语64物理特性（ID-1卡和PLUG-IN卡）104.1主要性能指标104.2格式和布局124.2.1最小接触面积124.2.2ID-1卡的几何尺寸124.2.3嵌入式SIM卡125电气特性135.1电信号描述135.2电压和电流135.2.1供电电压Vcc(触点C1)135.2.2复位RST （触点C2）155.2.3时钟CLK（触点C3）155.2.4I/O（触点C7）165.2.5状态166传输协议166.1SIM卡的复位176.2复位应答186.2.1数位宽度186.2.2字符
2、帧186.2.3复位应答的结构和内容196.3协议类型选择（PTS）216.3.1PTS过程216.3.2PTS请求及响应的结构和内容226.4增强速率236.5ME向SIM卡发送的命令头标（T=0字符协议）236.6过程字节（T=0字符协议）247命令描述247.1应用协议数据单元(APDU)的信息结构247.2命令编码277.2.1SELECT277.2.2STATUS297.2.3READ BINARY297.2.4UPDATE BINARY297.2.5READ RECORD307.2.6UPDATE RECORD317.2.7SEEK327.2.8INCREASE337.2.9VER
3、IFY CHV347.2.10CHANGE CHV347.2.11DISABLE CHV357.2.12ENABLE CHV367.2.13UNBLOCK CHV367.2.14INVALIDATE377.2.15REHABILITATE377.2.16RUN GSM ALGORITHM387.2.17SLEEP397.2.18GET RESPONSE397.2.19TERMINAL PROFILE397.2.20ENVELOPE407.2.21FETCH407.2.22TERMINAL RESPONSE417.3命令响应状态字417.3.1正确执行命令的响应417.3.2命令延时的响应417
4、.3.3存储器管理417.3.4索引管理417.3.5安全管理427.3.6与应用无关的错误427.3.7命令与可能产生的状态字438SIM卡的逻辑模型448.1概述448.2文件标识符448.3专有文件（DF）458.4基本文件（EF）458.4.1透明基本文件458.4.2线性定长基本文件458.4.3循环结构基本文件468.5选择文件的方法478.6保留的文件标识符489安全特性499.1鉴权方法及密钥生成过程499.2算法与过程499.3文件的访问条件499.4A3、A8算法安全保护509.5操作系统的安全保护5110SIM卡的文件结构5110.1SIM卡中文件头的编码5110.2定义
5、和编码5310.3基本文件的内容5510.3.1在MF层上的基本文件内容5510.3.2GSM应用层下的目录文件5710.3.3GSM应用层下的基本文件5810.3.4电信目录下的文件8710.4GSM的文件9910.5SIM卡必备文件10111应用协议10211.1通用过程10511.1.1读EF10511.1.2更新EF10511.1.3增加EF10511.2SIM卡管理过程10511.2.1SIM卡的初始化10511.2.2GSM对话终止10611.2.3语言优先权10711.2.4管理信息请求10711.2.5SIM卡业务表请求10711.2.6SIM卡阶段请求10711.2.7SIM
6、卡存在的检查10711.3CHV有关的过程10811.3.1CHV验证10811.3.2CHV更新10811.3.3CHV不使能10811.3.4CHV使能10911.3.5CHV解锁10911.4与GSM安全有关的过程10911.4.1与GSM算法有关的过程10911.4.2IMSI请求10911.4.3访问控制请求10911.4.4HPLMN搜索周期请求10911.4.5位置信息11011.4.6密钥11011.4.7BCCH信息11011.4.8禁用PLMN11011.5签约相关过程11011.5.1拨打号码11011.5.2短消息11311.5.3计费通知（AoC）11311.5.4能
7、力配置参数11411.5.5PLMN选择器11411.5.6广播消息识别符114附录A ICC-ID编码方案及打印格式115附录B SIM卡中的标识符区使用的编码UCS2编码118附录C EFS预个人化建议值120附录D FDN/BDN过程121中国移动通信集团公司企业标准业务卡管理体系子体系1SIM卡基础技术规范CHINA MOBILE Corporation StandardSECTION 1：SIM Card Based Technology1 总则本标准规定了中国移动通信集团公司900/1800MHz TDMA 数字蜂窝移动通信网移动台人机接口（MMI）和用户识别模块（SIM）与移动设
8、备（ME）之间接口技术要求。本标准适用于中国移动通信集团公司900/1800MHz TDMA 数字蜂窝移动通信网移动台。2 参考文献下列标准所包含的条文，通过在标准中引用而构成为本标准的条文。本标准推出时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。ISO7810Identification cards Physical charcacteristicsISO7816-1Identification cards Integrated circuit(s) cards with contacts, Parts I:Physical charcacte
9、risticsISO7816-2Identification cards Integrated circuit(s) cards with contacts, Parts II:Dimensions and locations of the contactsISO7816-3Identification cards Integrated circuit(s) cards with contacts, Parts III:Electronic signals and trasnmission protocolsGSM02.07Digital cellular telecommunications
10、 system (Phase 2+): Mobile Stations(MS) featuresGSM02.09Digital cellular telecommunications system (Phase 2+): Security aspectsGSM02.11Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Service accessibilityGSM02.17Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Subscriber Identity Modules(
11、SIM) functional characteristicsGSM02.24Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Description of Charge Advice Information(CAI)GSM02.86Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Advice of charge(AoC) Supplymentary Services Stage 1GSM03.03Digital cellular telecommunications syst
12、em (Phase 2+):Numbering, Addressing and IdentificationGSM03.20Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Security related network functionsGSM03.38Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Alphabet and language-specific informationGSM03.41Digital cellular telecommunications sy
13、stem (Phase 2+):Technical realization of the Short Mmessage Service Cell Broadcast(SMSCB)YD/T910.1-1997 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网移动台（Phase2）人机接口 YD/T1025-1999 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网移动台人机接口和SIM-ME接口技术要求（Phase 2+）3 符号和缩略语3.1 符号Vcc供电电压Vpp编程电压0到9和A到F 十六进制数字。3.2 缩略语A3 算法3，鉴权算法，用来鉴别用户A5 算法5，加密算法，用于数据加密
14、/解密A8 算法8，密钥产生算法，用于产生KcA38 执行A3和A8功能的一个单一算法AC 访问条件ACK 确认ACM 累积呼叫计数ADN 缩位拨号ADM 在创建EF的管理者控制下的对此EF的存取条件ALW 总是（EF的存取条件之一）AoC 计费通知APDU 应用协议数据单元ATR 复位响应BCCH 广播控制信道 BCD十进制数的二进制编码BTS基站CB小区广播CBMI小区广播消息识别CCITT国际电报电话咨询委员会（现在也叫ITU电信标准化部）CCP能力配置参数CHV卡持有人校验信息；用来校验用户身份的存取条件CLA命令类CLK 时钟CRC 循环冗余校验DCS数字蜂窝系统DF专用文件（数据域
15、的正式称谓）DTMF双音多频EF基本文件ETS欧洲电信标准ETSI欧洲电信标准委员会ETU基本时间单元FDN固定拔号FT固定终端GSM全球移动通信系统HPLMN归属PLMNIC集成电路ICC集成电路卡ICS实现一致性声明ID用户识别号ID-1 插拔式（SIM卡）IEC国际电子技术委员会INS 命令报文的指令字节IMSI国际移动用户识别号ISO国际标准化组织IUT经测试实现Kc密钥；在加密算法A5中使用Ki用户鉴权密钥；在鉴权算法A3和密钥生成算法A8中使用的密钥LAI位置区信息；识别一个或一组小区的信息LGTH数据单元的长度LND最后拔号LSB最低有效位MCC国家移动代码ME移动设备MF主文件
16、MMI人机接口MNC移动网号MS移动台MSISDN移动站国际ISDN号MSB最高有效位NET网络NEV永远不NPI编号方案识别PIN/PIN2个人识别号码/个人识别号码2（相应地使CHV1和CHV2失效）PLMN公共陆地移动网PTS协议类型选择（对ATR的响应）PUK/PUK2PIN/PIN2解锁号码（相应地使UNBLOCK CHV1和UNBLOCK CHV2失效）RAND网站发布的一个随机数呼叫RFU保留未用RST 复位SIM用户识别模块SMS短消息业务SRESSIM计算的签名响应SSC补充业务控制串SW1/SW2状态字1/状态字2TMSI临时移动用户识别TON号码类型TP传输层协议 TPD
17、U传输协议数据单元TS技术规范UNBLOCK CHV1/2解锁CHV1/CHV2VPLMN被访PLMNVih输入电压上限Vil 输入电压下限Vcc 供电电源Voh 输出电压上限 Vol 输出电压下限tr 信号上升时间 （信号幅度从10%至90%的上升时间）tf 信号下降时间 （信号幅度从10%至90%的下降时间）Iih输入电流上限Iil 输入电流下限Icc 工作供电电流Ipp 编程电流Ioh 输出电流上限Iol 输出电流下限Cin 输入电容Cout 输出电容4 物理特性（ID-1卡和PLUG-IN卡）从物理特性上分，SIM卡又分为ID-1卡和PLUG-IN卡。 两种类型的SIM卡物理特性在没有
18、特殊要求时都遵从ISO7816-1,2 的标准，其余附加要求是为了保证SIM卡在GSM环境中的正常使用。4.1 主要性能指标符合国际标准的SIM卡主要由ISO7811-1，2，3，4，5；ISO7812；ISO7813；ISO7816-1等定义。其主要特性指标如下：抗紫外线：所有保护指标超过环境紫外线指标的标准，参见ISO 7816；X射线：卡面每边在受到0.1GY，相当于70-140KV中等能量的X射线照射时（一年累计），卡的功能不会丧失；触点与卡基表面的偏差：所有触点与临近卡基水平表面的高度差应小于0.1mm；（卡和触点的）机械强度：在每个触点（以及整个电极表面）上施加压力（相当于在1.5
19、mm直径的钢球上施加1.5N的力）时,不应损坏卡片；触点电阻：在两个短路的触点间，施加50uA-300mA的直流电，其触点之间的接触电阻应小于0.5。在施加4MHz，10mA的交流电时，其触点之间的阻抗的压降小于10mV；抗磁场干扰：卡片在稳定的79500A/m（1000Qe）磁场下，不应使芯片丧失功能；抗弯曲特性：纵向：最大变形2cm；频率：30次/分钟；横向：最大变形1cm；频率：30次/分钟。卡在1000次弯曲之后应该正常工作并且没有破裂；卡的翘曲：卡的翘曲是指卡平坦性的任意变形；整卡的最大翘曲应小于1.5mm；卡的动态弯曲应力（弯曲特性）：在1000次弯曲后，卡应保持其功能完好，且不应
20、显示出任何破裂；卡的动态扭曲应力（扭曲特性）：在1000次扭曲后，卡应保持其功能完好，且不应显示出任何破裂；模块附着力：卡接受60牛顿的拉力并持续1分钟，微模块不应从卡基上分离和出现裂纹、微模块变形等现象；剥离：剥离定义为卡中材料相邻层的分离。卡任何一层所能承受的最小剥离强度为6牛顿/厘米，并且无任何断裂；温度和湿度条件下卡尺寸的稳定性和翘曲：其尺寸稳定性和翘曲定义为卡暴露在规定温度和湿度中卡结构的稳定性；1）卡的翘曲翘曲值应不大于1.5mm。2）卡的厚度卡的厚度应为 0.76mm 0.08mm。3）卡的长度和宽度矩形长度为85.4785.72mm；矩形宽度为53.9254.03mm。弯曲韧性
21、：为受测样卡抵抗弯曲的程度。当卡最大偏移值为35mm或最小偏移值为3mm时，卡的弯曲变形值应在1.5mm范围内；SIM卡的工作温度：SIM卡在 -25C和70C之间应该正常工作，偶尔达到最高温度+85C（每次不能超过4个小时，在卡的有效寿命期内不能超过100次）；热耗：卡中集成电路的热功耗应小于0.05W。且不管环境条件怎样，卡的表面温度不应超过50oC；抗化学性：卡的外观特性由于暴露而受化学影响的范围。卡的外观特性应符合GB/T 14916中的规定，集成电路的功能应该保持正常；卡的粘连和并块：粘连和并块定义为堆积的新卡黏附在一起。成品卡堆积在一起时卡必须容易用手分开，且进行外观检查；卡的可燃
22、性：可燃性定义为样卡自身熄火的程度。卡应能经受火烧30秒；卡的阻光度：光的透射性定义为卡规定区域的光透射性。 要求卡应具有大于1.5的光透射密度；振动影响：卡在运输或使用中受到振动后，集成电路的使用特性是否受到影响；静电影响：在正常使用下,带静电的人对集成电路不应造成破坏，在任意触点和地之间，4000V的静电由电容器放电，卡暴露在其中时，其功能不应降低。4.2 格式和布局4.2.1 最小接触面积 2mm 1.7mm 图1触点的最小接触面积4.2.2 ID-1卡的几何尺寸85.6（长）mm53.98(宽)mm0.76(厚)mm。4.2.3 嵌入式SIM卡PLUG-IN型卡的外型尺寸为：25mm（
23、长）15mm（宽）0.76mm（厚）。切除一个ID-1 SIM卡的多余部份塑料就可以得到PLUG-IN SIM卡。下图中括号里的值表明了PLUG-IN 和ID-1 SIM之间位置上的关系：图2PLUG-IN SIM卡尺寸5 电气特性5.1 电信号描述I/O（C7）：卡的连续数据输入或输出端，卡的串行数据输入和输出端VPP（C6）：编程电压输入（可选）端GND（C5）：地（参考电压）端CLK（C3）：时钟信号输入端RST（C2）：复位信号输入端VCC（C1）：供电电源输入端5.2 电压和电流5.2.1 供电电压Vcc(触点C1)5.2.1.1 电压限制当触点C1（Vcc）的供电电压在表1的范围内
24、时，SIM 应该能在GSM环境中正常运作。表1 供电电压Vcc卡类型最小电压Vmin（单位：V）最大电压Vmax（单位：V）5V4.55.53V2.73.31.8V1.621.985.2.1.2 正常条件下电流限制在正常的操作条件下SIM卡的电流消耗不得超过规定限度，以保证在GSM环境中正常运作。见表2、表3。表2 Vcc上的电流消耗卡类型正常条件下的Imax(平均值，见注)(单位：mA）正常条件下的最大CLK频率fmax(单位：MHz)试验时Vcc上的电压Vccmax(单位：V)5V1055.53V643.31.8V441.98注: Imax是包含电流尖峰在内的Vcc电流的平均值。表3 Vc
25、c上的电流尖峰卡类型Imax(单位：mA)最大电荷(单位：nAs)最大持续时间(单位：ns)5V200404003V60124001.8V6012400注: Imax是包含电流尖峰在内的Vcc电流的平均值。5.2.1.3 空闲电流的限制在空闲条件下SIM卡的电流消耗不得超过规定限度（见表4），以保证在GSM环境中正常运作。表4 空闲模式下的电流消耗卡类型最大电流Imax空闲状态下，时钟频率1Mhz（单位：uA）试验期间Vcc上的最大电压Vccmax（单位：V）5V2005.53V2003.31.8V2001.985.2.1.4 空闲模式全频率下的电流限制在空闲模式全频率下SIM卡的电流消耗不得
26、超过规定限度（见表5），以保证在GSM环境中正常运作。表5 空闲模式全频率下的电流消耗卡类型空闲状态下的Imax(平均值)(单位：uA）空闲模式下的最大CLK频率fmax(单位：MHz)试验时Vcc上的最大电压Vccmax(单位：V)5V100055.53V100043.31.8V100041.985.2.1.5 时钟停模式的电流限制在时钟停条件下SIM卡的电流消耗不得超过规定限度（见表6），以保证在GSM环境中正常运作。表6 时钟停模式下的电流消耗卡类型时钟停模式下最大电流Imax（平均值）（单位：uA）试验期间Vcc上的最大电压Vccmax（单位：V）5V2005.53V1003.31.8
27、V1001.985.2.2 复位RST （触点C2）SIM（静态）操作时，复位信号RST应满足以下限制（见表7），以保证在GSM环境中正常运作。表7 复位信号RST卡类型VOLmin (V)VOLmax (V)IOLmax (uA)VOHmin (V)VOHmax (V)IOHmax (uA)5V-0.30.6-2000.7VccVcc+0.3V+203V-0.30.2Vcc-2000.8VccVcc+0.3V+201.8V-0.30.2Vcc-2000.8VccVcc+0.3V+20tR和tF不得超过400s，并且Cout 和Cin等于30pF。5.2.3 时钟CLK（触点C3）5.2.3.
28、1 频率和占空比SIM操作时，时钟信号CLK应满足以下限制，以保证在GSM环境中正常运作：a）SIM不应支持内置时钟；b）在稳定的运行期间，SIM应该支持时钟源40%60%之间的占空比；c）SIM操作对CLK有以下限制（见表8）。表8 时钟信号CLK卡类型VOLmin (V)VOLmax (V)VOHmin (V)VOHmax (V)TR&TFmaxfmax (MHz)5V-0.30.50.7VccVcc+0.3V9%,最大0.5us53V-0.30.2Vcc0.8VccVcc+0.3V50ns41.8V-0.30.2Vcc0.8VccVcc+0.3V50ns4注：必须在VOL和VOH的10%
29、和90%之间测量tR和tF，并且Cout 和Cin等于30pF。5.2.3.2 电压和电流SIM操作时，时钟信号CLK电压和电流应满足以下限制（见表9），以保证在GSM环境中正常运作：表9 时钟信号CLK电压和电流卡类型VOLmin (V)VOLmax (V)IOLmax(uA)VOHmin (V)VOHmax (V)IOHmax(uA)TR&TFmaxfmax (MHz)5V-0.30.5-2000.7VccVcc+0.3V+209%,最大0.5us53V-0.30.2Vcc-200.8VccVcc+0.3V+2050ns41.8V-0.30.2Vcc-200.8VccVcc+0.3V+20
30、50ns45.2.4 I/O（触点C7）5.2.4.1 电压和电流SIM操作时，I/O信号应满足以下限制（见表10），以保证在GSM环境中正常运作：表10I/O信号要求1卡类型VOLmin (V)VOLmax (V)IOLmax（uA)VOHmin (V)VOHmax (V)IOHmax(uA)TR&TFmaxfmax (MHz)5V-0.30.5-10003.8Vcc+0.3V+201us53V-0.30.4-10000.7VccVcc+0.3V+201us41.8V-0.30.3-10000.7VccVcc+0.3V+201us4表11I/O信号要求2卡类型VILmin (V)VILmax
31、 (V)IILmax(uA)VIHmin (V)VIHmax (V)IIHmax(uA)TR&TFmaxfmax (MHz)5V-0.30.8+10000.7VccVcc+0.3V201us53V-0.30.2Vcc+10000.7VccVcc+0.3V201us41.8V-0.30.2Vcc+10000.7VccVcc+0.3V201us45.2.5 状态电源打开时会有两种状态：操作状态和空闲状态。当SIM执行一条命令时，是操作状态,其中包括和ME间的数据传输过程；在其他任何时间是空闲状态。SIM应该能确切地支持下面其中一项：a)允许时钟停止，没有优先电平；b)允许时钟停止，高电平的优先；c
32、)允许时钟停止，低电平的优先；d)不允许时钟停止；e)不允许时钟停止，除非在高电平上；f)不允许时钟停止，除非在低电平上。当SIM在空闲状态下时，所有相关的数据应该保留下来。在成功地接收了从Phase 1的ME接收到的一个SLEEP命令以后，一个Phase 2、或Phase 2+的SIM应该总是回送状态信息“命令正常结束”(SW1=90，SW2=00)。6 传输协议在SIM卡和ME的数据交互过程中，SIM卡的传输协议应符合ISO-7816的规定，现行的ISO-7816标准规定了T=0和T=1两种传输协议。6.1 SIM卡的复位SIM卡的复位是由ME触发的，在SIM卡的复位之前ME对SIM卡的触
33、点接通包含以下动作：a) RST 处于低电平；b) VCC 开始供电；c) I/O ME的I/O应该处于接收状态；d) VPP 被置为空闲状态；e) CLK 应当提供适当的、稳定的时钟。图3为ME对SIM的复位时序图：GND _ _VCC _| : :|_ :_:VPP _|: |_ : t3 t3 : : : :_:RST _:_| |_ : : :CLK _|_ : t1 : : : : : : _:_:_:I/O _XXXXXXXX |_:_Answer_:XXXX(IR) : : : : : t2 : : t1 : : : : : _:_:I/O _XXXXXXXX : |_Answe
34、r_:XXXX(AL) : t2 : : : : : : : :_:I/O _XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX: :XXXXX(SH) : : : T0 T1 T2 IR : 内部复位 t2 = 200/fi AL : 异步复位 400/fi = t1 = 40000/fi SH : 同步复位 40000/fi = t3图3SIM卡的复位当SIM卡的触点接通序列结束后（RST 处于低电平，VCC稳定供电， ME的I/O处于接收状态，VPP 被置为空闲状态，CLK提供适当的、稳定的时钟），SIM卡准备复位。如图3所示：a) 时钟信号在T0时刻加到CLK触点，I/O总
35、线在时钟信号加到CLK触点200个时钟周期（T0时刻之后的t2时间段）之内应该处于高阻状态；b) 内部复位的SIM卡，在几个时钟周期之后开始复位，复位应答应该在400-40000个时钟周期内开始（T0时刻之后的t1时间段之内）；c) 低电平复位的SIM卡的复位信号至少在40000个时钟周期内RST触点维持低电平（T0之后的t3时间段内），如果在40000个时钟周期内没有复位应答，则RST触点被置为高电平；d) I/O端的复位应答必须在RST上升沿开始的400-40000个时钟周期内开始（T1时刻之后的t1时间段之内）e) 如果复位应答在在400-40000个时钟周期内没有开始（T1时刻之后的t
36、3时间段之内），则RST触点的电平将被置为低电平（在T2时刻），触点也将被ME释放。6.2 复位应答SIM卡的数据以异步半双工方式经I/O线在ME和SIM卡之间双向传送。由ME向SIM卡提供时钟信号，并以此来控制数据传送时序。信息交换的数字和字符应该符合ISO7816标准规定的T=0和T=1两种传输协议。6.2.1 数位宽度I/O线上所用的数位宽度被定义为基本时间单位（etuelementary time unit）。在复位应答期间，SIM卡的etu和时钟频率间存在着线性关系：初始etu=372/fi（秒），fi为初始的时钟频率，fi的取值范围为1-5MHz。6.2.2 字符帧在传输字符帧之前，I/O线被置为高电平。一个字符帧含有10个连续的比特：a) 一个比特的起始字位，A电平（0-t1）；b) 八个比特的数据位，ba-bh；c) 一个比特的奇偶校验位，bi。 起始位 奇偶位 下一个 bit bit
