مستطیل‌های مخابراتی بریده

با گسترش و قدرت گرفتن شبکه‌های داده‌ مخابراتی سیمکارت‌ها عملا به قطعات پازلی از دنیای دیجیتال تبدیل شده‌اند که ابزار ارتباط میلیاردها نفر را فراهم می‌کنند، اما بگذارید نگاهی موشکافانه‌تر به این قطعه‌ مهم و حیاتی بیندازیم و ببینیم یک سیمکارت دقیقا چیست و چطور عمل می‌کند.

سیمکارت‌ها از کجا آمده‌اند؟

برای این‌که بفهمیم قضیه چیست، بهتر است از شبکه‌های مخابراتی شروع کنیم. در دنیای ارتباطات، دو نوع شبکه‌ اصلی و براساس آن دو نوع تلفن‌ همراه داریم:

GSM (Global System for Mobile) CDMA (Code Division Multiple Access)توضیح دقیق تفاوت این دو نوع در اینجا اهمیتی ندارد، بلکه نکته‌ مهم این است که سیمکارت‌ها برای شبکه‌ GSM که مورد استفاده در بیشتر کشورهای دنیاست، درست شده است. در داخل هر تلفن GSM باید یک سیمکارت قرار گیرد تا آن گوشی بتواند با شبکه‌ مورد نظر ارتباط برقرار کند. کلمه‌ SIM که مخفف Subscriber Identity Module (ماژول هویت مشترک) است، نیز مطابق بر همین کاربرد است. همان‌طور که احتمالا دیده‌اید، تلفن‌های همراه بدون سیمکارت تنها قادر به گرفتن شماره‌های اورژانسی مثل پلیس یا... هستند.

ممکن است از خود بپرسید پس شبکه‌های CDMA چطور عمل می‌کنند؟ در این شبکه‌ها، فهرست شماره‌ سریال الکترونیکی (ESN) تلفن‌هایی که اجازه‌ دسترسی به شبکه را دارند نگهداری می‌شود. بنابراین با فعال شدن گوشی، آن تلفن همراه فقط به شبکه‌ موردنظر متصل شده و امکان اتصال به شبکه‌های دیگر را نخواهد داشت. شبکه‌ CDMA بیشتر در آمریکا مورد استفاده است و در اروپا و دیگر کشورهای دنیا، GSM شبکه‌ غالب مخابراتی به شمار می‌آید. البته بتازگی در شبکه‌های CDMA نیز کارتی شبیه سیمکارت، ولی با نامی متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیمکارت‌ها برای نخستین بار سال ۱۹۹۲ همراه اولین موبایل‌های GSM معرفی شدند. گوشی نوکیا 1011 هم نخستین تلفن همراه GSM بود که به بازار عرضه شد. برخلاف شبکه‌های آنالوگ پیش از GSM، موبایل‌های GSM از فناوری دیجیتال برای ارتباط سریع و امکانات دیگر بهره می‌گیرند.

سیمکارت‌ چطور عمل می‌کند؟

سیمکارت در اصل بخشی از استانداردهای ارتباطی اروپاست که براساس آن، تمام اطلاعات هویتی و امنیتی موردنیاز در یک چیپ ذخیره و به‌صورت سیمکارت در داخل گوشی قرار می‌گیرد. به این صورت، دیگر نیازی به حفظ حجم زیادی از اطلاعات در شبکه نیست و موبایل‌ها تا حد زیادی از شبکه‌های مخابراتی مستقل می‌شوند.

بر این اساس، برای شناسایی هر مشترک (به عبارت دیگر، هر سیمکارت) در شبکه، از کدی با عنوان IMSI یا International Mobile Subscriber Identity به همراه یک کلید احراز هویت استفاده می‌شود. کد IMSI یک کد ده رقمی یا بیشتر (بسته به کشور) مختص هر سیمکارت تولید شده است. در این مجموعه ارقام، کد موبایل کشور، کد شبکه و اطلاعات دیگری وجود دارد. کلید احراز هویت یا Ki، یک مقدار عددی ۱۲۸ بیتی است که مختص هر سیمکارت هنگام به نام زدن آن تولید می‌شود که هم روی سیم و هم در پایگاه ‌داده‌ای در شبکه‌ اپراتور ذخیره می‌شود.

روند ثبت و احراز هویت یک سیمکارت در شبکه به این صورت انجام می‌شود:

هنگامی که شما سیم را در داخل گوشی قرار می‌دهید و آن را روشن می‌کنید، گوشی کد IMSI را از سیمکارت گرفته و به شبکه می‌فرستد؛ درخواستی برای دسترسی.

اپراتور موردنظر IMSI را دریافت کرده و کلید احراز هویت آن را از پایگاه‌ داده‌ خود پیدا می‌کند.

در اینجا، شبکه یک عدد رندم تولید و آن را با کلیدی که پیدا کرده رمز می‌کند. عدد به‌دست آمده مقداری است که شبکه انتظار دریافت آن را از گوشی مشترک دارد.

شبکه عدد رندم تولید ‌شده (رمز نشده) را به تلفن ‌همراه می‌فرستد. گوشی با دریافت این عدد، آن را به سیمکارت داده و سیمکارت با استفاده از کلیدی که دارد آن را رمز می‌کند. این عدد رمزشده به شبکه فرستاده می‌شود.

اگر عدد رمز شده در شبکه و عدد رمز ‌شده‌ دریافتی از تلفن‌ همراه با هم برابر باشد، سیمکارت معتبر تشخیص داده شده و به مشترک دسترسی داده می‌شود.

با توجه به این روند، مشخص است که چرا به‌راحتی می‌توان سیمکارت را از تلفنی به تلفن دیگر جابه‌جا کرد، زیرا تمام اطلاعات مورد نیاز برای ثبت در شبکه روی خود سیم وجود دارد و سخت‌افزار گوشی نقشی در این جریان ایفا نمی‌کند.

چه اطلاعاتی در سیمکارت وجود دارد؟

بجز کد IMSI و Ki که در قسمت پیشین توضیح داده شد، اطلاعات دیگری نیز در سیمکارت‌ها ذخیره می‌شود. هر سیمکارت یک کد هویتی یکتا به نام ICCID یا Integrated Circuit Card Identifier دارد که به‌صورت سخت‌افزاری در آن قرار گرفته است. این کد را همچنین با کمی دقت می‌توانید روی قسمت پلاستیکی خود سیمکارت بخوانید. کد ICCID از سه عدد تشکیل شده است: یک عدد هویتی برای اپراتوری که سیمکارت را تولید کرده است، یک عدد هویتی برای آن کارت خاص و یک رقم برابری که برای امنیت بیشتر از دو عدد پیشین ساخته می‌شود.

علاوه بر این، سیمکارت‌ها قابلیت ذخیره‌ داده‌های عمومی‌تری مانند فهرست مخاطبان یا پیامک‌ها را نیز دارند که برای کاربران قابل استفاده است. بیشتر سیمکارت‌ها ظرفیتی بین ۳۲ تا ۱۲۸ کیلوبایت برای ذخیره‌ این اطلاعات دارند که البته در مقابل حافظه‌ داخلی گوشی‌های جدید رقمی به شمار نمی‌آید. بنابراین امروزه سیمکارت‌ها عملا فقط به قطعه‌ ارتباطی با شبکه‌ مخابراتی تبدیل شده‌اند و خود تلفن‌های همراه وظیفه‌ ذخیره‌ مخاطبان و پیامک‌ها را به عهده گرفته‌اند.

سیمکارت‌ها چه ساختار و انواعی دارند؟

یک سیمکارت ساختار ساده‌ای دارد که عملا از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود: یک چیپ که قلب سیمکارت به حساب می‌آید و تمام اطلاعاتی که در بخش قبلی گفته شد و مدارات موردنیاز در آن قرار گرفته است. ارتباط تلفن‌ همراه با این چیپ از طریق یک لایه‌ اتصال فلزی انجام می‌شود که روی سیمکارت دیده می‌شود و البته بدنه‌ پلاستیکی سیمکارت که برای محافظت از دو قسمت پیشین و جلوگیری از اتصال ناخواسته است.

اما نکته‌ مرسوم‌تر در مورد سیمکارت‌ها، اندازه‌ آنهاست. می‌دانید که امروزه سیمکارت‌ها در سه اندازه‌ استاندارد، میکروسیم و نانوسیم عرضه می‌شوند؛ ولی آیا تا به حال از خود پرسیده‌اید که اصلا چرا به این قطعه سیمکارت گفته می‌شود؟ برای جواب کافی است نگاهی به کارتی که سیمکارت را از آن جدا کرده‌اید بیندازید و سیم‌تان را دوباره در جای خودش تصور کنید تا به اندازه‌ واقعی سیمکارت برسید! بله، نام اصلی اندازه‌ سیمکارتی که الان استاندارد تصور می‌شود، مینی‌سیم است! بر این اساس، متوجه می‌شوید که چرا به سیمکارت‌های کوچک و کوچک‌تر به ترتیب میکرو و نانوسیم گفته می‌شود.

این چهار شکل با نام‌های 1FF تا 4FF نیز به معنای اشکال یک تا ۴ شناخته می‌شود. حالا این‌که چرا از همان اول این همه پلاستیک اضافی در طراحی سیمکارت وجود داشته را باید از طراحان آن پرسید!

جالب است بدانید میکروسیم (3FF) در سال ۲۰۰۳ طراحی و استاندارد شد اما تا هفت ‌سال بعد یعنی سال ۲۰۱۰ و ارائه‌ آیپد و پس از آن آیفون4 مورد استفاده قرار نگرفت. اپل همچنین نخستین شرکتی بود که با ارائه‌ آیفون 5 در سال ۲۰۱۲ از نانوسیم استفاده کرد.

ماجرای لبه‌ بریده

یکی از سوالاتی که در مورد شکل سیمکارت‌ها ذهن خیلی‌ها را مشغول می‌کند این است که چرا لبه‌ سیمکارت بریده است؟ و چرا سیمکارت به شکل مستطیل کامل طراحی نشده است؟ این شکل خاص دلیل بسیار ساده‌ای دارد: برای این‌که سیمکارت را جابه‌جا نگذارید! خط‌هایی که شما روی فلز سیمکارت می‌بینید، در اصل جداکننده‌ شش پینی هستند که باید دقیقا به پین‌های معادلشان در گوشی متصل شوند. موسسه‌ ISO ترتیب این پین‌ها را همراه شکل خاص سیمکارت استاندارد کرده تا مشکلی در نحوه‌ قرارگیری و ارتباط تلفن با سیمکارت پیش نیاید.

محمود صادقی