SIM卡的技术规范

SIM卡的技术规范TOC\o"1-3"\h\z1 总则 表8)。时钟信号CLK卡类型VOLmin(V)VOLmax(V)VOHmin(V)VOHmax(V)TR&TFmaxfmax(MHz)5V-0.30.50.7×VccVcc+0.3V9%,最大0.5us53V-0.30.2×Vcc0.8×VccVcc+0.3V50ns41.8V-0.30.2×Vcc0.8×VccVcc+0.3V50ns4注:必须在VOL和VOH的10%和90%之间测量tR和tF,并且Cout和Cin等于30pF。电压和电流SIM操作时,时钟信号CLK电压和电流应满足下列限制(见表9),以确保在GSM环境中正常运作: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-0.30.5-2000.7×VccVcc+0.3V+209%,最大0.5us53V-0.30.2×Vcc-200.8×VccVcc+0.3V+2050ns41.8V-0.30.2×Vcc-200.8×VccVcc+0.3V+2050ns4I/O(触点C7)电压和电流SIM操作时,I/O信号应满足下列限制(见表10),以确保在GSM环境中正常运作:表10 I/O信号规定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-0.30.4-10000.7×VccVcc+0.3V+201us41.8V-0.30.3-10000.7×VccVcc+0.3V+201us4表11 I/O信号规定2卡类型VILmin(V)VILmax(V)IILmax(uA)VIHmin(V)VIHmax(V)IIHmax(uA)TR&TFmaxfmax(MHz)5V-0.30.8+10000.7×VccVcc+0.3V±201us53V-0.30.2×Vcc+10000.7×VccVcc+0.3V±201us41.8V-0.30.2×Vcc+10000.7×VccVcc+0.3V±201us4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,其中涉及和ME间的数据传输过程;在其它任何时间是空闲状态。SIM应当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)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,全部有关的数据应当保存下来。在成功地接受了从Phase1的ME接受到的一种SLEEP命令后来,一种Phase2、或Phase2+的SIM应当总是回送状态信息”命令正常结束”(SW1=90,SW2=00)。传输合同在SIM卡和ME的数据交互过程中,SIM卡的传输合同应符合ISO-7816的规定,现行的ISO-7816原则规定了T=0和T=1两种传输合同。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卡的触点接通包含下列动作:a)RST处在低电平;b)VCC开始供电;c)I/OME的I/O应当处在接受状态;d)VPP被置为空闲状态;e)CLK应当提供合适的、稳定的时钟。图3为ME对SIM的复位时序图:GND__________________________________________________________________________________________________________________________________________VCC_|::|___:_______________________________________________________________:VPP__|:|____:t3t3::<>:<>:::_________________________________:RST___:_____________________________||____:::CLK___|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||____:t1:::<>::::__________:____________:_________________________________:I/O__XXXXXXXX|____________:_______Answer____________________:XXXX(IR):::::t2::t1::<>::<>:::_______________________:_________________________________:I/O__XXXXXXXX:|______Answer________:XXXX(AL):t2::::<>:::::_________________________________:I/O__XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX::XXXXX(SH):::T0T1T2 IR:内部复位t2<=200/fi AL:异步复位 400/fi<=t1<=40000/fi SH:同时复位 40000/fi<=t3图3 SIM卡的复位当SIM卡的触点接通序列结束后(RST处在低电平,VCC稳定供电,ME的I/O处在接受状态,VPP被置为空闲状态,CLK提供合适的、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)之内应当处在高阻状态;b)内部复位的SIM卡,在几个时钟周期之后开始复位,复位应答应当在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卡的复位信号最少在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t3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。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当符合ISO7816原则规定的T=0和T=1两种传输合同。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(etu—elementarytimeunit)。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的取值范畴为1-5MHz。字符帧 在传输字符帧之前,I/O线被置为高电平。 一种字符帧含有10个持续的比特:a)一种比特的起始字位,A电平(0-t1);b)八个比特的数据位,ba-bh;c)一种比特的奇偶校验位,bi。起始位奇偶位下一种bit<8databits>bit起始位ZI/Obabbbcbdbebfbgbhbi保护时间A0t1t10<(n±0.2)etu>图4字符帧 起始位存在的核算必须在0.7个etu之内进行,相继的各位必须在(n+0.5±0.2)etu区间内被接受。 在一种字符帧内,从它的起始位前沿起到第n位的后沿间的时间是(n±0.2)etu。 相连两个字符帧的起始位前沿之间的区间涉及了字符宽度(10±0.2)etu,加上保护时间。在保护时间内,SIM卡和ME两者都处在接受方式(I/O线处在状态Z)。复位应答的构造和内容复位应答的普通构成构成 复位应答最多由33个字节构成(涉及历史字节,但不涉及TS),以下图所示:ResetTST0TA1TB1TC1TD1TA2TB2TC2TD2…T1...TKTCK图5 复位应答的普通构成 TS:初始字符T0:格式字符TAi:接口字符[全局代码FI,DI]TBi:接口字符[全局代码II,PI1]TCi:接口字符[全局代码N]TDi:接口字符[全局代码Yi+1,T]T1,...,TK:历史字符(最多15个字符)TCK:校验字符时序在复位应答期间,相连两个字符的起始位的前沿之间的最社区间为12个初始etu,而相连两个字符的起始位的前沿之间的最大区间为9600个初始etu。SIM卡把复位应答期间要回送的字符在19200个初始etu之内传送。这段时间的度量是在第一种字符(TS)的起始位前沿和最后一种字符的起始位的前沿之后的12个初始etu之间。复位应答回送的字符初始字符TS起始babbbcbdbebfbgbhbiZ|ZZZ(Z)AZZAorZ(Z)AAAA图6初始字符TS基本响应:SIM卡的TS字符必须使用下列二值之一反向商定(Z)AZZAAAAAAZ,其值为”3F”;正向商定(Z)AZZAZZZAAZ,其值为”3B”。终端反映:终端必须回绝回送的TS不等于”3B”或”3F”的SIM卡。格式字符T0B8B7B6B5B4B3B2B1Y1K图7T0的构成T0由两部分构成,高四位(B5-B8)称之为Y1,用来批示后继字符TA1至TD1与否存在,B5-B8位被置为逻辑”1”者,对应地表明TA1-TD1的存在。低四位(B1-B4)称之为K,表明历史字节存在的数量(0-15)。接口字符TAi、TBi、TCi、TDi(i=1,2,3…)这些字符指明了合同参数。 TA1:接口控制参数,给出时钟频率变换因数F和比特率调节因数D的数值。TB1:接口控制参数,给出最大编程电流因子I和编程电压因子P,它们定义了Vpp的工作状态。TC1:接口控制参数,给出了额外保护时间N的值。TDi指明了合同类型,以及与否存在后继接口字符,参看图8。TDi涉及Yi+1和T两部分,Yi+1为高四位组,分别表达后续接口字符TAi+1、TBi+1、TCi+1、TDi+1与否存在,T为低四位组,表达后续发送的合同类型。T=0:异步半双工字符传输合同;T=1:异步半双工字组传输合同;T=2-15:保存。B8B7B6B5B4B3B2B1Yi+1T图8TDi指明的信息以上参数的缺省值为:F=372,D=1,I=50,P=5,N=0。 历史字符TK由T0的低四位组K来指明历史字符的个数,为T1、T2…,TK,K≤15。历史字符给出普通的信息,如:卡的制造者,卡中所用芯片型号,芯片的掩膜ROM,卡的寿命阐明等等。校验字符TCKTCK的值使复位应答中所传送数据的完整性得以校验。TCK的值应使自T0至TCK的全部字节的异或值为0。具体的ATR字符编码规则及使用办法参见ISO7816-3。合同类型选择(PTS)PTS过程如果在复位应答回送的字符中TA1的值不等于缺省值,即不等于”11”或”01”,则ME将执行合同类型选择:/*与ISO7816中稍有不同,ISO7816中若是协商模式并且接口设备有pps请求则使用接口设备的规定,而在专有模式,或协商模式但无pps请求,则都用卡的约束。**/ 合同选择过程只能由ME发起: ——ME向卡发送一种PTS请求;――如果卡收到了一种错误PTS请求,她将不发出任何响应――如果卡收到一种对的的PTS请求,则发出一种PTS响应作为应答,否则将超出初始等待时间。――如果超出了初始等待时间,接口设备将对卡进行复位或回绝。――如果接口设备收到了一种错误的PTS响应,她将对卡进行复位或回绝。――如果PTS交换不成功,接口设备将对卡复位或回绝。(xy:上面的部分改了,内容来自ISO7816-3) 图9和图10是两种ME的合同选择过程:若ME只支持缺省速率(F=372,D=1)如图9所示:MESIMMESIMPTSS=‘FF’PTS0=‘00’PCK=‘FF’PTSS=‘FF’PTS0=‘00’PCK=‘FF’复位响应TA1!＝00或01PTS请求TA1!＝00或01PTS响应图9PTS过程ME只支持缺省速率(F=372,D=1)若ME只支持一种增强速率(F=512,D=8)如图10所示:SIMMERESETSIMMEATRPTSS=PTSS=‘FF’PTS0=‘10’PTS1=‘94’PCK=‘7B’PTS请求PTSS=PTSS=‘FF’PTS0=‘10’PTS1=‘94’PCK=‘7B’PTS响应图10PTS过程ME支持增强速率(F=512,D=8)PTS请求及响应的构造和内容每个PTS请求和PTS响应都是由初始字符PTSS、格式字符PTS0,三个可选参数字符PTS1、PTS2和PTS3,以及最后一种字节校验字符PCK构成。PTSS编码为”FF”,标记PTS请求或PTS响应。PTS0的B5,B6和B7位设立为逻辑”1”,分别对应表达PTS1,PTS2和PTS3的存在。低四位B1-B4编码表达选择的合同类型,与TD的编码方式相似。B8位保存。PTS1与TA1的编码方式相似,表达FI和D。如果不传输PTS1,缺省值为FI=1,D=1。PTS2字节中如果B1位置”1”,则表达支持N=255;B2置”1”表达向ME传输数据时,额外有12个etu的保护时间;B2置”0”表达不需要额外保护时间。B3-B8位保存。PTS3的编码及使用没有定义。PCK的值应使自PTSS至PCK的全部字节的异或值为零。增强速率 如果要使用增强速率,ME和SIM最少要支持F=512、D=8和F=372、D=1。固然,其它值也能够支持。如果ME发出的PTS请求和上面两个不同,则PTS过程也要做对应的初始化。((??)) SIM应支持默认速率(F=372、D=1)。如果SIM支持增强速率的话,强制规定F=512、D=8必须被支持。TA1的值有可能表达更快的速率(F=512、D=16)。SIM卡应能支持默认速率(F=372、D=1)和TA1所示速率间的其它速率。SIM应提供协商模式,以确保和现存ME的向后兼容性。在协商模式中,如果PTS不能初始化,即使ATR返回了其它的参数值,SIM也必须使用缺省值。 如果SIM在初始等待时间内没有响应PTS请求,ME应复位SIM。如果采用F=512、D=1或者TA1所示速率的申请失败两次(即SIM卡没有PTS响应),则ME用缺省值初始化PTS过程。如果此过程也失败,ME不需要PTS请求也能够使用缺省值继续运行。 如果SIM不支持ME所请求的值,SIM应能用缺省值响应ME的PTS请求。ME向SIM卡发送的命令头标(T=0字符合同) 命令总是由ME传向SIM卡,命令头标由5个持续的字节构成:CLAINSP1P2P3 CLA: 命令类别,取值为”A0”,当CLA=FF时,为PTS过程的头标; INS: 指令代码; P1,P2:指令附加参数;P3: 由INS的编码而定,或是表达命令中送给SIM卡的数据长度,或是表达等待从SIM卡响应的数据最大长度。过程字节(T=0字符合同) SIM收到命令头标后,应当回送给ME一种过程字节。过程字节批示ME下一步必须采用的方法,以下表所示:表12 过程字节过程字节措施1INS由ME传送命令字节,或准备接受SIM卡的响应数据2”60”由ME提供附加等待时间3”9X”或”6X”,除”60”外(状态字节SW1)ME等待更进一步的状态字节SW2命令描述应用合同数据单元(APDU)的信息构造 一种APDU能够是命令的APDU,也能够是响应的APDU。 命令APDU的格式: CLAINSP1P2P3数据 注:参考6.4节。响应APDU的格式: 数据SW1SW2 SW1和SW2批示命令执行的成果对的与否。 下列五种APDU交换类型用于普通的SIM卡指令传输:1)无输入/无输出 CLAINSP1P2P3lgth(=00)SW1SW200无输入/有固定长度输出 CLAINSP1P2P3Lgth含有lgth长度的数据SW1SW2003)无输入/有不定长度输出 CLAINSP1P2P3Lgth(=00)SW1SW29Flgth1CLAINSP1P2P3GETRESPONSElgth2含有lgth2长度的数据(lgth2≤lgth1)SW1SW290004)有输入/无输出 CLAINSP1P2P3含有lgth长度的数据lgthSW1SW290005)有输入/有固定或不定长度输出CLAINSP1P2P3含有lgth长度的数据lgthSW1SW29Flgth1CLAINSP1P2P3GETRESPONSElgth2含有lgth2长度的数据(lgth2≤lgth1)SW1SW29000 以上五种APDU交换类型也能够应用于SIM卡的主动式命令,以下所示:1)无输入/对的响应无输出,插入SIM卡的主动式命令 CLAINSP1P2P3lgth(=00)SW1SW291lgth正常的GSM操作状况下,可能的命令/响应对CLAINSP1P2P3FETCHlgth1含有lgth1长度的数据SW1SW290002)无输入/对的响应有固定长度输出,插入SIM卡的主动式命令 CLAINSP1P2P3lgth含有lgth长度的数据SW1SW291lgth1 正常的GSM操作状况下,可能的命令/响应对CLAINSP1P2P3FETCHlgth1含有lgth1长度的数据SW1SW290003)无输入/对的响应,有不定长度输出,插入SIM卡的主动式命令 CLAINSP1P2P3lgth(=00)SW1SW29Flgth1CLAINSP1P2P3GETRESPONSElgth2含有lgth2长度的数据(lgth2≤lgth1)SW1SW291lgth3 正常的GSM操作状况下,可能的命令/响应对CLAINSP1P2P3FETCHlgth3含有lgth3长度的数据SW1SW290004)有输入/对的响应,无输出,插入SIM卡的主动式命令CLAINSP1P2P3含有lgth长度的数据lgthSW1SW291lgth1 正常的GSM操作状况下,可能的命令/响应对CLAINSP1P2P3FETCHlgth1含有lgth1长度的数据SW1SW290005)有输入/有固定或不定长度输出 CLAINSP1P2P3含有lgth长度的数据LgthSW1SW29Flgth1CLAINSP1P2P3GETRESPONSElgth2含有lgth2长度的数据(lgth2≤lgth1)SW1SW291lgth3 正常的GSM操作状况下,可能的命令/响应对CLAINSP1P2P3FETCHlgth3含有lgth3长度的数据SW1SW29000命令编码下表列出了GSM命令的编码:表13 GSM命令编码表命令INSP1P2P3S/RSelectStatusReadBinaryUpdateBinaryReadRecordUpdateRecordSeekIncreaseVerifyCHVChangeCHVDisableCHVEnableCHVUnblockCHVInvalidateRehabilitateRunGSMAlgorithmSleepGetResponseTerminalProfileEnvelopeFetchTerminalResponse‘A4’‘F2’‘B0’‘D6’‘B2’‘DC’‘A2’‘32’‘20’‘24’‘26’‘28’‘2C’‘04’‘44’‘88’‘FA’‘C0’‘10’‘C2’‘12’‘14’‘00’‘00’offsethighoffsethigh统计号统计号‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’offsetlowoffsetlow方式方式类型/方式‘00’CHV号码CHV号码‘01’‘01’‘00’/‘02’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘00’‘02’长度长度长度长度长度长度‘03’‘08’‘10’‘08’‘08’‘10’‘00’‘00’‘10’‘00’长度长度长度长度长度S/RRRSRSS/RS/RSSSSS--S/R-RSS/RRS注:S/R表达命令返回的是状态字(Status)或者是响应(Response)。注意:S代表数据从Me到卡的方向,R代表数据从卡到Me的方向。SELECT——功效描述:此功效根据输入文献标记符,在文献体系中按照正当途径选用相匹配的根目录、应用目录或数据文献。SELECT指令是一种不受约束的指令。功效执行成功后,对于线性定长文献,无需设定统计指针;对于循环文献,统计指针指向最新执行过UPDATE或INCREASE命令的统计。——使用条件与安全: 当选中根目录或根目录下的某个数据文献后,则可选择:根目录下的任何应用目录;根目录下的任何数据文献。 当选中现行应用目录或现行应用目录下的某个数据文献后,则可选择:根目录下的另一应用目录;根目录;现行应用目录下的任何数据文献。注意:一旦某个目录或数据文献被选中,则可对其进行重复操作,而无需进行多次重复选择,直到另一种目录或数据文献被选中为止。 ——输入:文献标记符; ——输出:如果选择的是MF或者DF:文献标记符,应用空间,CHV激活/屏蔽,CHV状态和其它的GSM特殊数据;如果选择的是EF:文献标记符,文献大小,访问条件,文献有效/无效批示,EF文献的构造和统计长度。——命令描述:命令CLAINSP1P2P3SELECTA0A4000002 命令参数/数据:字节描述长度1-2文献标记符2 响应参数/数据: 若选中MF或DF文献,返回的数据参见10.1节表19; 若选中EF文献,返回的数据参见10.1节表20。STATUS——功效描述:此功效返回与目前文献目录(根目录或应用目录)有关的信息,此功效对EF文献不合用;也能够用于主动式SIM卡,表达SIM卡将向ME传送STK命令;——使用条件与安全:这条命令可在任何时候使用,以获得与GSM应用有关的信息; ——输入:无; ——输出:文献标记符,应用空间,CHV激活/屏蔽,CHV状态和其它的GSM特殊数据 ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3STATUSA0F20000lgth 响应的参数/数据同使用SELECT命令选中MF和DF时的响应数据相似。READBINARY ——功效描述:此功效允许SIM卡从透明文献中读取字节串;——使用条件与安全:如果不满足EF文献READ指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效; ——输入:字节串的偏移地址和长度; ——输出:字节串; ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3READBINARYA0B0Offsethighoffsetlowlgth 响应的参数/数据:字节描述长度1-lgth读出的数据lgthUPDATEBINARY——功效描述:此功效用于更新透明文献的字节串;——使用条件与安全:如果不满足EF文献UPDATE指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效; ——输入:字节串的偏移地址和长度,要写入的数据; ——输出:无; ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3UPDATEBINARYA0D6offsethighoffsetlowlgth 命令参数/数据: 字节描述长度1-2数据lgthREADRECORD——功效描述:此功效用于读取线性定长文献或循环文献的统计;——使用条件与安全:如果不满足EF文献READ指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效。若操作失败,统计指针不变化;读指令定义了4种模式:CURRENT模式:读目前的统计,统计指针不变;ABSOLUTE模式:读给定统计号的统计,统计指针不变;NEXT模式:功效执行前统计指针加一,然后读取指针指向的统计。若EF文献统计指针事先没有设定,此功效将读取该文献的首统计,同时将指针指向首统计。若统计指针指向线性定长文献的最后一条统计,NEXT模式不再读取任何统计,同时不修改统计指针。若统计指针指向循环文献的最后一条统计,NEXT模式将指针指向EF文献的首统计,同时读取此首统计。PREVIOUS模式:功效执行前统计指针减一,然后读取指针指向的统计。若EF文献统计指针事先没有设定,此功效将读取该文献的最后一条统计,同时将指针指向最后一条统计。若统计指针指向线性定长文献的首统计,PREVIOUS模式不再读取任何统计,同时不修改统计指针。若统计指针指向循环文献的首统计,PREVIOUS模式将指针指向EF文献的最后一条统计,同时读取最后一条统计。 ——输入:模式、统计号(ABSOLUTE模式)、统计长度; ——输出:统计; ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3READRECORDA0B2RECNO.MODELgth P2:读统计模式 a)02:NEXT模式; b)03:PREVIOUS模式; c)04:ABSOLUTE模式/CURRENT模式,在CURRENT模式下P1=‘00’(统计号).在NEXT,PREVIOUS模式下P1被置成‘00’。为兼容Phase1的移动设备和Phase2+SIM卡,SIM卡将不解释移动设备发送来的P1值。 响应的参数/数据 字节描述长度1-lgth统计数据LgthUPDATERECORD——功效描述:向线性定长统计的EF文献或循环统计EF文献中写入一条完整的统计;——使用条件与安全:如果不满足EF文献UPDATE指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效。若操作失败,统计指针不变化; 写统计定义了4种模式:(循环文献仅合用PREVIOUS模式)a)CURRENT模式:更新目前统计,统计指针不受影响;b)ABSOLUTE模式:更新给定统计号的统计,统计指针不受影响;c)NEXT模式:功效执行前统计指针加一,然后更新指针指向的统计;若EF文献统计指针事先没有设定,此功效将更新该文献的首统计,同时将指针指向首统计。若统计指针指向线性定长文献的最后一条统计,NEXT模式不再更新任何统计,同时不修改统计指针。d)PREVIOUS模式:对于线性定长文献,功效执行前统计指针减一,然后更新指针指向的统计。若线性定长文献统计指针事先没有设定,此功效将更新该文献的最后一条统计,同时将指针指向最后一条统计。若统计指针指向线性定长文献的首统计,PREVIOUS模式不再更新任何统计,同时不修改统计指针。对于循环文献,更新最旧的统计,指针指向该统计,同时将该统计的统计号设定为’1’。 ——输入:模式、统计号(ABSOLUTE模式)、统计长度、统计数据; ——输出:无 ; ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3UPDATERECORDA0DCRECNO.MODELgth P2:读统计模式 a)02:NEXT模式; b)03:PREVIOUS模式; c)04:ABSOLUTE模式/CURRENT模式,在CURRENT模式下P1=‘00’(统计号)。在NEXT,PREVIOUS模式下P1被置成‘00’。为兼容Phase1的移动设备和Phase2+SIM卡,SIM卡将不解释移动设备发送来的P1值。 命令参数/数据 字节描述长度1-lgth统计数据LgthSEEK——功效描述:在线性定长文献中,查找与给定的核心字相匹配的统计及对应位置;——使用条件与安全:如果不满足EF文献READ指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效。核心字长度在1-16字节范畴内,且其长度不可超出每条统计长度。若查找成功,指针定位在此匹配的统计上;若查找不成功,不变化指针的目前位置。 SEEK命令定义了两种类型:类型1:统计指针指向相匹配的统计,不返回数据;类型2:统计指针指向相匹配的统计,返回该统计号。注意:Phase2+设备只支持类型1的SEEK命令。 SEEK命令定义了四种查找模式:从文献的开始部分开始向后查找;从文献的结尾部分开始向前查找;从定位的统计开始向下查找;从定位的统计开始向上查找。——输入:类型、模式、匹配的数据和匹配数据的长度;——输出:类型1:无输出;类型2:统计号;——命令描述:命令CLAINSP1P2P3SEEKA0A200Type/Modelgth P2:查找的类型和模式 a)X0:从文献的开始部分开始向后查找; b)X1:从文献的结尾部分开始向前查找; c)X2:从定位的统计开始向下查找; d)X3:从定位的统计开始向上查找。 其中‘X’=0表达类型1;‘X’=1表达类型2。 命令参数/数据 字节描述长度1-lgth匹配数据lgth 响应的参数/数据(类型2) 字节描述长度1统计号1INCREASE——功效描述:此功效将ME给的数值与目前循环文献中最新INCREASE/UPDATE操作过的统计相加,成果存入最旧的统计,统计指针指向此统计,同时将此统计号标为1;——使用条件与安全:如果不满足EF文献INCREASE指令的访问准予条件,SIM卡回绝该功效。若相加成果超出每条统计的最大值(全’FF’),INCREASE功效不执行;——输入:被加的数值;——输出:被增加数值的统计和增加的数值;——命令描述:命令CLAINSP1P2P3INCREASEA032000003 命令参数/数据 字节描述长度1-3增加的数值3 响应的参数/数据(类型2) 字节描述长度1-X被增加数值的统计XX+1-X+3增加的数值3VERIFYCHV——功效描述:此功效通过将ME传来的CHV与SIM卡中存储的CHV比较,对CHV进行校验;——使用条件与安全:功效执行的前提条件是:a)CHV状态不是”不使能”;b)CHV没有”闭锁”。在执行其它功效时,若被操作的文献访问准予条件是CHV1或CHV2,执行该功效前需要先校验CHV,除非CHV状态是”不使能”。若CHV校验对的,此CHV校验重试次数复位为其初始值3。若CHV校验失败,此CHV校验重试次数减一。当持续校验失败3次,此CHV被锁住,访问准予条件不满足,除非对此CHV成功执行UNBLOCKCHV指令; ——输入:CHV1/CHV2批示参数,CHV的值; ——输出:无; ——命令描述:命令CLAINSP1P2P3VERIFYCHVA02000CHVNO.08 P2批示CHV编号: a)‘01’=CHV1; b)‘02’=CHV2。命令参数/数据 字节描述长度1-8CHV的数值8CHANGECHV ——功效描述:此功效给CHV赋新值;——使用条件与安全:功效执行的前提是:a)CHV状态不是”不使能”;b)CHV没有”闭锁”。命令参数给出CHV的新值和旧值。若旧值校验对的,此CHV校验重试次数复位为其初始值3,同时CHV新值有效。若旧值校验失败,此CHV校验重试次数减一,同时CHV保持旧值不变。当持续校验失败出现3次,此CHV被锁住,访问准予条件不满足,除非对此CHV成功执行UNBLOCKCHV功效。 ——输入:CHV1/CHV2批示参数,旧的CHV值,新的CHV的值; ——输出:无;——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3CHANGECHVA02400CHVNO.10 P2批示CHV编号: a)‘01’=CHV1; b)‘02’=CHV2。命令参数/数据 字节描述长度1-8旧CHV的数值89-16新CHV的数值8DISABLECHV——功效描述:此功效仅合用于CHV1。功效执行成功后,使访问准予条件为CHV1的文献,其准予条件变成”ALWAYS”。——使用条件与安全:功效执行的前提是:a)CHV1状态不是”不使能”;b)CHV1没有”闭锁”。若CHV1校验对的,此CHV1校验重试次数复位为其初始值3,同时CHV1状态变成”不使能”。若CHV1校验失败,此CHV校验重试次数减一,同时CHV1保持状态”使能”不变。当持续校验失败出现3次,此CHV被锁住,访问准予条件不满足,除非对此CHV1成功执行UNBLOCKCHV功效。 ——输入:CHV1; ——输出:无; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3DISABLECHVA026000108 P2批示CHV1编号。 命令参数/数据 字节描述长度1-8CHV1的数值8ENABLECHV ——功效描述:此功效仅合用于CHV1,是DISABLECHV功效的反向操作;——使用条件与安全:功效执行的前提是:a)CHV1状态不是”使能”;b)CHV1没有”闭锁”。若CHV1校验对的,此CHV1校验重试次数复位为初始值3,同时CHV1状态成为”使能”。若CHV1校验失败,此CHV校验重试次数减一,同时CHV1保持状态”不使能”不变。当持续校验失败出现3次,此CHV被锁住,访问准予条件不满足,除非对此CHV1成功执行UNBLOCKCHV功效。若CHV1的状态同时为”闭锁”和”不使能”,访问准予条件为”ALWAYS”。若CHV1的状态同时为”闭锁”和”使能”,访问准予条件不满足,除非对此CHV1成功执行UNBLOCKCHV功效。 ——输入:CHV1的数值; ——输出:无;——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3ENABLECHVA028000108 P2批示CHV1编号。 命令参数/数据 字节描述长度1-8CHV1的数值8UNBLOCKCHV ——功效描述:此功效对由于3次校验失败而被锁住的CHV进行解锁。——使用条件与安全:无论有关CHV的状态与否为”闭锁”,此功效都可执行。若UNBLOCKCHV校验对的,命令参数中的CHV赋值给SIM卡中的CHV。此UNBLOCKCHV校验重试次数复位为其初始值10,有关的CHV校验重试次数复位为其初始值3。功效执行成功后,CHV状态为”使能”,有关的访问准予条件满足。若UNBLOCKCHV校验失败,此UNBLOCKCHV校验重试次数减一。当持续校验失败出现10次,UNBLOCKCHV被锁住。此时,错误的UNBLOCKCHV不影响SIM卡原来的CHV状态。 ——输入:CHV1/CHV2批示参数,UNBLOCKCHV值,新的CHV的值; ——输出:无;——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3UNBLOCKCHVA02C00CHVNO.10 P2批示CHV编号: a)‘00’=CHV1; b)‘02’=CHV2。命令参数/数据字节描述长度1-8UNBLOCKCHV的数值89-16新的CHV的数值8INVALIDATE——功效描述:此功效使目前EF无效。指令执行成功后,此EF文献状态中的有关标志位要对应进行变化;——使用条件与安全:功效执行的前提是被操作的EF文献需满足INVALIDATE指令的访问准予条件。一种无效的文献,只能进行SELECT和REHABILITATE操作,其它指令不允许执行,除非此EF文献的状态指出能够执行READ和UPDATE指令。 ——输入:无; ——输出:无;——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3INVALIDATEA004000000REHABILITATE——功效描述:此功效使目前无效的EF恢复有效状态。指令执行成功后,此EF文献状态中的有关标志位要对应进行变化;——使用条件与安全:功效执行的前提是被操作的EF文献需满足REHABILITATE的访问准予条件; ——输入:无; ——输出:无;——命令描述:命令CLAINSP1P2P3REHABILITATEA044000000RUNGSMALGORITHM——功效描述:此功效用来启动SIM卡中的GSM算法A3和A8,用来向GSM网络鉴权SIM卡或计算密钥。在该指令后需用GETRESPONSE命令,以输出SRES/Kc数据,这些输出数据与移动终端发出的RAND数据值相对应。如果其后执行的是其它命令,则数据SRES/Kc将会丢失;——使用条件与安全:在执行该指令之前,必须先选择GSM目录或者GSM目录下的子目录作为目前目录,并且CHV1校验必须成功; ——输入:随机数; ——输出:SRES,Kc; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3RUNGSMALGORITHMA088000010 命令参数/数据字节描述长度1-16随机数16——响应参数/数据:字节描述长度1-4SRES45-12Kc8SRES的最高有效位是第一字节的第八位,Kc的最高有效位是第五字节的第八位。SLEEP ——功效描述:该命令只被Phase1的移动设备支持,对于Phase2或者后来的移动设备不会使用该命令; ——输入:无; ——输出:无; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3SLEEPA0FA000000GETRESPONSE——功效描述:此功效用于返回RUNGSMALOGRITHM、SELECT,SEEK(类型2)、INCREASE和ENVELOPE等指令的响应数据;——使用条件与安全:GETRESPONSE规定直接跟在前一功效背面,在两条功效之间不能插入其它功效。由于在SIM卡激活时,根目录MF是隐含选中的目录,因此允许GETRESPONSE指令作为激活后的第1条指令;——命令描述:命令CLAINSP1P2P3GETRESPONSEA0CO0000lgth响应参数/数据: 字节描述长度1-lgth数据lgthTERMINALPROFILE——功效描述:由移动设备向SIM卡传送移动设备所支持的SIM卡应用工具箱的功效列表。具体解释见<中国移动通信集团公司SIM卡应用技术规范-1>;——输入:终端功效列表;——输出:无;——命令描述:命令CLAINSP1P2P3TERMINALPROFILEA0100000lgth命令参数/数据: 字节描述长度1-lgth终端功效列表lgthENVELOPE ——功效描述:向SIM卡的应用工具箱传递数据,具体解释见<中国移动通信集团公司SIM卡应用技术规范-1>; ——输入:数据串; ——输出:在STK应用部分中定义的数据格式的数据; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3ENVELOPEA0C20000lgth命令参数/数据: 长度为lgth的数据,数据格式符合STK应用部分中定义的数据格式; ——响应参数/数据: 数据格式符合STK应用部分中定义的数据格式。FETCH ——功效描述:SIM卡使用该命令向移动设备传递主动式命令,具体解释见<中国移动通信集团公司SIM卡应用技术规范-1>; ——输入:无; ——输出:在GSM11.14中定义的数据格式的数据; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3FETCHA0120000lgth ——响应参数/数据: 长度为lgth的数据。TERMINALRESPONSE——功效描述:移动设备使用此命令告知SIM卡主动式命令的执行成果,具体解释见<中国移动通信集团公司SIM卡应用技术规范-1>; ——输入:长度为lgth的数据; ——输出:无; ——命令描述: 命令CLAINSP1P2P3TERMINALRESPONSEA0140000Lgth ——命令参数/数据: 长度为lgth的数据。命令响应状态字 SIM卡用命令的响应状态字SW1、SW2告知移动设备命令执行的成果。对的执行命令的响应SW1SW2描述‘90’‘00’指令正常结束‘91’‘XX’指令正常结束,并告知移动设备有主动命令作为附加信息,‘XX’为响应数据的长度‘9E’‘XX’SIM卡数据下载出错,响应数据的长度为‘XX’‘9F’‘XX’长度为‘XX’的响应数据ME发送GetResponse获取信息ME发送GetResponse获取信息命令延时的响应 SW1SW2描述‘93’‘00’SIM卡应用工具箱忙,目前命令不能执行,稍候能够尝试正常的指令存储器管理 SW1SW2描述‘92’‘0X’命令对的执行,可是通过‘X’次重写之后才成功‘92’‘40’存储器问题索引管理 SW1SW2描述‘94’‘00’没有EF文献被选中‘94’‘02’地址超出范畴(无效地址)‘94’‘04’文献标记符没有找到匹配字符没有找到‘94’‘08’文献和命令矛盾安全管理 SW1SW2描述‘98’‘02’CHV没有初始化‘98’‘04’进入条件不满足CHV校验不成功,最少尚有一次机会UNBLOCKCHV校验不成功,最少尚有一次机会重试鉴权出错(第一阶段)‘98’‘08’CHV的状态矛盾‘98’‘10’与不使能状态矛盾‘98’‘40’CHV验证不成功,没有机会重试UNBLOCKCHV校验不成功,没有机会重试CHV锁住UNBLOCKCHV锁住‘98’‘50’INCREASE命令不能被执行,达成最大值与应用无关的错误 SW1SW2描述‘67’‘XX’P3参数错,‘XX’代表应有的数值‘6B’‘XX’P1或P2参数错‘6D’‘XX’命令中有未知的构造编码‘6E’‘XX’命令中有错误的命令类型‘6F’‘XX’不能给出因素的技术错误命令与可能产生的状态字 下表列出了每条命令可能产生的状态字(SW1、SW2)。表15 命令与可能产生的状态字OKBusyMemStaRefer.StatusSecurityStatusApplicationIndependentErrors命令900091XX9EXX9FXX9300920X9240940094029404940898029804980898109840985067XX6BXX6DXX6EXX6FXXSelectStatusUpdateBinaryUpdateRecordReadBinaryReadRecordSeekIncreaseVerifyCHVChangeCHVDisableCHVEnableCHVUnblockCHVInvalidateRehabilitateRunGSMAlgorithmSleepGetResponseTerminalProfileEnvelopeFetchTerminalResponse*****************************************************************************************************************************************************************************************************************************SIM卡的逻辑模型本章重要讨论SIM卡文献系统的逻辑构造。概述 图11给出了SIM卡文献的逻辑构造。能够看出,文献按分层构造组织,共有三种类型,可能是管理文献或应用文献。操作系统能够解决和访问不同文献中的数据。……MFEFDF2EFDF2…DF1DF1DF11EFDF11EFDF12DF111DF12DF111EFEFEFEFEFEFEFEFEFEF 图11存储器组织构造文献标记符文献标记符普通见于寻址或者识别特定文献,文献标记符由两个16进制字节构成,第一种字节代表文献的类型,在GSM系统中:——‘3F’:主文献;——‘7F’:第一层专有文献;——‘5F’:第二层专有文献;——‘2F’:主文献下的基本文献;——‘6F’:在第一层专有文献下的基本文献;——‘4F’:在第二层专有文献下的基本文献。文献标记符应当符合下列条件:——文献标记符应当在有关文献建立时分派;——同一种父目录下的两子文献不应当有相似的文献标记符;——子文献和任何父文献,或直接或间接,不能有相似的文献标记符。 按此规则标记的文献都含有唯一标记。专有文献(DF)专有文献是一种含有许多文献的功效性分组,它由本身和全部在其上层构造中含有该专有文献的文献构成(即由DF及其完整子树构成)。专有文献只有文献头,没有文献体。本规范定义了两种第一层的专有文献:a)DFGSM:包含GSM和DCS1800两种应用的专有文献;b)DFTELECOM:包含了电信服务的应用。这两个专有文献都是主文献的直接子文献,并可共存于一种含有多功效应用的SIM卡中。基本文献(EF)一种基本文献由文献头和文献体构成,下列三种构造的基本文献在GSM系统中有所应用。透明基本文献透明构造的基本文献由一系列的字节构成。当需要对文献进行读写操作时,需要给出偏移量和被读写字节的长度作为询址的参考,偏移量表达字节的起始位置。透明文献的第一种字节的相对地址为‘0000’。透明文献的文献体总长度要在文献头中定义。文献头文献体字节序列 图12透明的EF文献线性定长基本文献线性定长基本文献由一系列含有相似(固定)长度的统计构成。第一种统计的统计号为1,如图所示。一种线性定长基本文献的总长度等于每个统计的长度与总统计数的乘积。文献头统计1统计2…统计n 图13线性定长的基本文献访问线性定长基本文献的统计有下列4种办法:a)根据统计号访问;b)当没有设立统计的指针时,则使用NEXT或者PREVIOUS的访问模式对第一种或者最后一种统计进行操作;c)当统计指针已经设立好了,则对于这个统计,上一种统计(除非统计指针设立在第一种统计上)和下一种统计(除非统计指针设立在最后一种统计上)均可进行操作;d)采用匹配字符查找一种统计:1)从文献的头部正向查找;2)从统计指针指向统计的下一种统计开始正向查找(除非统计指针设立在最后的统计上); 3)从文献的尾部开始反向查找;4)从统计指针指向统计的上一种统计开始反向查找(除非统计指针设立在第一个统计上)。若选择统计的操作失败,则统计指针将保持原设立指针位置不变。注1:线性定长的文献中,总统计数不能超出255个,统计长度不能不不大于255个字节。注2:这种构造的文献在GSM系统中被视为”已格式化”文献。循环构造基本文献循环文献按照时间次序存储统计,当全部统计空间都存储了统计,则新统计将覆盖最旧的统计信息。循环文献由含有相似(固定)长度的统计构成,如图14构成。在最后一种统计和第一种统计之间存在一种逻辑关系。当统计指针指向最后一种统计n时,则下一种统计的号码就成为统计1;反之当统计指针指向统计1时,则上一种统计为统计n。包含有最新更新数据的统计设立为统计1,最旧统计设立为统计n。文献头统计1统计2…统计n图14循环文献的构造对于循环文献的更新操作仅有PREVIOUS模式被支持,当选择了循环文献之后,统计指针应当始终指向最新被UPDATE或INCREASE的统计处,若对循环文献的操作失败,则统计指针将维持原位置不变。注:循环文献中,总统计数不能超出255个,统计长度不能不不大于255个字节。选择文献的办法在复位应答(ATR)之后MF被隐含选中,成为目前目录。然后,可采用符合下列原则的SELECT命令来选择每个文献:——选择DF或MF作为目前的目录;——选择一种EF作为目前的EF文献,目前途径是被选中的EF文献的父目录(DF或MF)。任何应用命令只有在目前途径下是正当的才是可操作的。在选择了目前文献之后,下列文献是能够选择的:——属于目前目录的直接子文献——属于目前DF文献的父目录下的直接DF文献——目前目录的父目录——目前的DF文献——MF文献MF MFEF1DF2DF1DF2DF1EF3EF4DF3EF2DF3EF5图15逻辑构造下表给出了图15有关GSM逻辑构造有效选择的成果。允许再次选择近来选择的文献,可是表中没有给出。表17文献选择方式最后选择的文献有效的选择MFDF1DF2DF3EF1EF2EF3EF5DF1、DF2、EF1MF、DF2、DF3、EF2MF、DF1、EF3、EF4MF、DF1、EF5MF、DF1、DF2MF、DF1、DF2、DF3MF、DF1、DF2、EF4MF、DF1、DF3保存的文献标记符在现有的原则中,下列的文献标记符被GSM系统保存了下来。专用文献:——管理应用:‘7F4X’、‘5F1X’、‘5F2X’;——操作应用:‘7F10’(DFTELECOM)、‘7F20’(DFGSM)‘7F21’(DFDCS1800)和‘7F2X’,其中:2≤X≤F。基本文献:——管理应用:‘6FXX’(在DFs‘7F4X’中的),‘6F1X’(在DFs‘7F10’,‘7F20’,‘7F21’中的),‘2F01’、‘2FEX’(在MF‘3F00’中的);——操作应用:‘6F2X’,‘6F3X’,‘6F4X’(在‘7F10’,‘7F2X’中的),‘2F1X’(在MF‘3F00’中的),其中0≤X≤F。安全特性内容:——顾客鉴权;——在空中接口上的数据保密性;——文献访问条件;——A3、A8算法安全保护;——操作系统的安全保护。鉴权办法及密钥生成过程网络向MS发送一种随机数(RAND)。ME采用RUNGSMALGORITHM命令把RAND传送给SIM卡。SIM卡采用下述算法和程序导出SRES和Kc回送给ME。然后ME将SRES向网络发送,网络侧与自己计算出的SRES进行比较,比较这些SRES即为鉴权过程。ME用Kc值为网络的通信信息进行加密,直到下一次再进行鉴权。在这个过程中,采用一种顾客鉴权密钥Ki。Ki长度为128比特,存储在SIM卡之中。Ki的传输必须采用DES或3DES算法进行数据加密。算法与过程 SIM卡支持的算法的名称和参数,其中:——算法A3用于MS登记到网络时的鉴权;——算法A8用于产生密钥。A3,A8算法应存在于电可擦除非易失存储器内。这些算法在SIM卡中能够单独存在或合并(变成A38),在这两种状况下,SIM/ME接口上的输出信号是12字节。向A3和A8或A38输入信号为Ki(128比特),以及RAND(128比特),输出信号则是SRES(32比特)/Kc(64比特)。文献的访问条件每个文献对于每个命令都有特定的访问条件。近来选择的文献的有关访问条件应当在请求的动作开始之前得到。 每个文献:——READ与SEEK命令的访问条件是相似的;——SELECT与STATUS命令的访问条件是无条件的(ALW);——MF和DFs的访问条件待定。下表给定出访问条件的级别。表18访问条件级别编码级别访问条件01234-1415ALWCHV1CHV2保存ADMNEV 在上表中:ALW:无条件执行;CHV1:(卡持有者认证1):能够满足下列3种条件之一者,可执行动作:a)在目前对话期间,一种对的的CHV1值已经提供应SIM卡;b)CHV1使能/不使能批示器已处在”不使能”状态;c)目前对话期间已经成功的执行了UNBLOCKCHV1。CHV2:(卡持有者认证2)能满足下列两条件之一者,能够执行动作:a)在目前对话期间,一种对的的CHV2值已经提供应SIM卡;b)目前对话期间已经成功的执行了UNBLOCKCHV2。ADM:这是用于SIM卡管理者所使用的密码算法;NEVER:在SIM/ME接口上,不能执行动作。SIM卡可执行内部动作;条件级别互相之间是独立的。例如,即使有对的CHV2,也不允许执行需要CHV1支持的动作。一种已达标的条件级别直到GSM对话结束都保持有效。达标的CHV条件级别同时合用于DFGSM和DFTELECOM文献。通过对STATUS命令的响应,ME决定CHV2与否可用,若CHV2没有初始化,则有关CHV2的命令(例如VERIFYCHV2)将不能使用。A3、A8算法安全保护由于A3、A8算法非常重要,要进行可靠的存储。由于当代半导体逆向工程技术的发展,能够较容易的对集成电路进行解剖。因此A3、A8算法的存储必须使用电可擦除非易失性存储器内。操作系统的安全保护由于COS的重要性,必须对半导体硬件(ROM)采用特殊的办法,对COS进行保护。也能够采用非易失性存储器存储COS。SIM卡的文献构造如前所述SIM卡中的文献构造分为目录文献(MF,DF)和基本文献(EF),其中基本文献分为‘文献头’和‘文献体’两部分,目录文献则只有文献头部分。SIM卡中文献头的编码表19中规定了目录文献(ME,DF)的文献头编码,表20中规定了基本文献(EF)的文献头编码:表19目录文献文献头编码字节描述长度1-2保存23-4所选择的目录的存储总量,在所选择的目录下面,它是不分派给DF或EF的。25-6文献标记符27文献类型(见10.2节)18-12保存513背面数据的长度114文献特性(见阐明1)115目前目录下的DF数量116目前目录下的EF数量117CHV,UNBLOCKCHV的数量和管理编码118保存119CHV1状态(见阐明2)120UNBLOCKCHV1状态(见阐明2)121CHV2状态(见阐明2)122UNBLOCKCHV2状态(见阐明2)123保存124-34为内部管理数据保存(可选)0≤长度≤11注1:字节35后来为保存字节注2:MF,DFGSM,DFTELECOM的STATUS功效信息能提供某些相似的专用数据,如CHV状态。在多应用卡上MF将不涉及任何专用数据,这些数据可由终端从特定的应用目录中得到。同样,VERIFYCHV命令不应当在MF上实现,而在有关的应用目录中实现(例如DFGSM)。阐明1:文献特性B8B7B6B5B4B3B2B1时钟停止 为了运行鉴权算法或者执行SIM卡数据下载,最少要用一种频率,若B2=0为13/8MHZ,若B2=1为13/4MHZ时钟停止编码保存B8=0使能CHV1B8=1不使能CHV1有关时钟停止的条件编码以下:B1B3B4100允许时钟停止,但没有优先级110允许时钟停止,高电平优先101允许时钟停止,低电平优先000不允许时钟停止010