یک سیم کارت (ماژول معرفی‌کننده مشترک) یک کارت هوشمند برای تلفن های همراه است. سیم کارت به طور امن کلیدهای مشترک-سرویس دهنده را برای شناساندن یک تلفن همراه در خود نگه میدارد. یک سیم کارت به کاربران اجازه می دهد که گوشی تلفن خود را به آسانی فقط با خارج کردن سیم کارت و قراردادن آن در گوشی دیگر تغییر دهند.
استفاده‌ی سیم کارت در شبکه های GSM است. معادل سیم کارت در شبکه های UMTS به نام USIM یا Universal Sim است، در حالیکه ماژول خارج شونده‌ی معرفی کننده کاربر (RUIM) در تلفن های CDMA بیشتر کاربرد دارد.
سیم کارت در دو اندازه استاندارد موجود است. اولی اندازه یک کارت اعتباری (85.60م.م × 53.98 م.م × 0.76م.م) است. جدیدتر که خیلی محبوب تر هم است، اندازه مینیاتوری با 25 م.م در طول، 15 م.م ارتفاع و نازکی به اندازه 0.76 م.م دارد.
W-SIM سیم کارتی هست که هسته فناوری سلولی را با کارتی درون خودش کامل میکند.
GSM 11.11 معرفی کننده مشخصات سیم کارت است. GSM 11.14 معرفی کننده مشخصات برنامه های ابزاری SIM برای سیم کارت است.

 

اندازه ذخیره‌سازی حافظه

نوعی ارزان قیمت سیم کارت (فقط GSM 11.11) حافظه کمی دارد، چیزی در حدود 2-3 کیلوبایت که در GSM 11.11 تعریف شده است (برای دفترچه تلفن و شبیه آن). همان نوع حافظه داده مستقیما توسط گوشی مهیا میشود. بخش بازاری سیم کارت های ارزان قیمت، پایداری آن ها است.
سیم کارتهایی با کاربردهای اضافی (GSM 11.14) در اندازه‌ی حافظه های زیادی موجود است، بیشترین آن های یک گیگابایت است. کوچکترین آن ها از همان نوع 32 کیلوبایت و 16 کیلوبایت است که در جاهایی که شبکه های GSM کمتر گسترش یافته استفاده می شوند. اندازه های بزرگتری برای حافظه سیم کارت هم وجود دارد که بین 128 تا 1024 مگابایت است.
حافظه سیم کارت بیشتر به ارائه دهنده خدمات مربوط می شود.
در پایان 2006 بیشترین نوع سیم کارت GSM ای که در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت از نوع 64 کیلوبایتی بود.

 سیستم عامل ها

سیستم عامل های سیم کارت به طور معمول بر دو نوع هستند : سیستم عامل های محلی و کارت های جاوا. سیم کارت های محلی نرم افزارهای اختصاصی ارائه دهنده سرویس را در خود دارند همانطور که کارت های جاوا بر پایه استانداردهایی هستند، کارت های جاوا نوع خاصی از زیر مجموعه‌ی زبان برنامه نویسی جاوا هستند که برای اجرا برروی دستگاه های کوچک هدف گذاری شده اند.

 داده

سیم کارت ها اطلاعات مشخص شده توسط شبکه را برای تصدیق هویت و معرفی مشترک به شبکه را در خود دارند، مهمترین این اطلاعات عبارت اند ICCID و IMSI و Ki و LAI. یک سیم کارت همچنین اطلاعات دیگری نظیر شماره SMSC (مرکز سرویس پیغام کوتاه)، نام ارائه دهنده خدمات (SPN)، شماره های تماس خدمات (SDN) و برنامه های سرویس ارزش افزوده (VAS). (رجوع کنید به GSM 11.11)

 ICCID

هر سیم کارت به طور بین المللی با ICC-ID (شماره کارت مداری بین المللی) شناخته می شود. ICCID در درون سیم کارت ذخیره میشود و همچنین برروی بدنه سیم کارت در طی فرایندی به نام شخصی سازی چاپ یا حک می شوند.

 IMSI

هر سیم کارت برروی شبکه خودش توسط نگه داری یکتایی مشخص کننده بین المللی تلفن مشترک شناسایی می شود. اپراتورهای تلفن همراه با استفاده از IMSI تماس های تلفن همراه مشترک و ارتباط آن را با دیگر سیم کارت ها برقرار میکنند.

 کلید تصدیق هویت (Ki)

Ki یک مقدار 16 بایتی است که برای تصدیق هویت سیم کارت برروی شبکه تلفن همراه استفاده می شود. هر سیم کارت یک Ki به صورت یکتا دارند که توسط اپراتور تلفن همراه طی فرایند شخصی سازی به آن نسبت داده می شود. همچنین Ki در پایگاه داده شبکه (شناخته شده به عنوان HLR) ثبت میشود.

پروسه تصدیق هویت

1. در هنگام راه اندازی تلفن همراه، سیم کارت، IMSI خود را به اپراتور تلفن همراه با درخواست دسترسی و تصدیق هویت می فرستد.
2. اپراتور تلفن همراه در پایگاه داده خود به دنبال IMSI درخواست شده با Ki مشخص شده می گردد.
3. سپس اپراتور تلفن همراه یک عدد تصادفی ایجاد میکند و آن را با تلفیق در Ki یک شماره به نام درخواست واردشده (SRES_1) ایجاد میکند.
4. سپس اپراتور شبکه عدد تصادفی را به سیم کارت می فرستد و سیم کارت هم آن عدد تصادفی را Ki در خودش تلفیق میکند و SRES_2 را ایجاد میکند و آن را به اپراتور می فرستد.
5. سپس اپراتور شبکه SRES_1 محاسبه شده خودش را با SRES_2 محاسبه شده توسط سیم کارت مقایسه می کند. اگر دو شماره با هم یکی شدند سیم کارت تصدیق شده و اجازه دسترسی به شبکه را پیدا میکند.

 معرفی‌کننده موقعیت محلی

سیم کارت وضعیت اطلاعات شبکه که از طرف شبکه به آن پخش میشود را دخیره میکند، مانند معرفی کننده موقعیت محلی (LAI). اپراتورها به محدوده های مختلفی تقسیم شده اند، که هرکدام یک شماره LAI منحصر به فرد دارد. هنگامی که تلفن همراه موقعیت خود را از یک محدوده به محدوده دیگری تغییر میدهد، آن اطلاعات جدید LAI را در سیم کارت ذخیره کرده و به اپراتور شبکه می فرستد تا موقعیت جدید خود را مشخص کند.

 

 

كارت هاي هوشمند از نظر اندازه و شكل ظاهري، شبيه به كارتهاي مغناطيسي معمولي هستند. ولي درون اين كارت ها كاملا با كارت هاي معمولي متفاوت است. كارت هاي مغناطيسي معمولي يك تكه پلاستيك ساده هستند با يك نوار مغناطيسي؛ در حالي كه كارت هاي هوشمند درون خود يك ريز پردازنده دارند. اين ريزپردازنده معمولا در زير يك اتصال طلايي در يك طرف كارت قرار دارد. اين ريز پردازنده در كارت هاي هوشمند در حقيقت جايگزين نوار مغناطيسي در كارت هاي معمولي شده است. اطلاعاتي را كه روي نوار مغناطيسي كارت هاي معمولي وجود دارد مي توان به راحتي خواند، روي آن نوشت، آن را حذف كرد و يا تغيير داد. به علت وجود همين مشكل نوار مغناطيسي محل خوبي براي نگهداري اطلاعات نيست. به همين دليل هم براي استفاده از چنين كارت هايي نياز به طراحي شبكه هاي كامپيوتري گسترده، براي تاييد صحت و دريافت و پردازش اطلاعات وجود دارد. كارت هوشمند بدون نياز به چنين امكاناتي به دليل امنيت خود مي تواند اطلاعات را در خود ذخيره كرده تا در صورت لزوم در محل هاي مختلف بتوان از اين اطلاعات بدون نياز به اتصال به شبكه استفاده كرد.

ريز پردازنده در كارت هوشمند براي امنيت مورد استفاده قرار مي گيرد. در واقع كارت هوشمند يك كامپيوتر كوچك است كه با كامپيوتري كه به دستگاه كارت خوان متصل است ارتباط برقرار مي كند. تا ريزپردازنده كارت، از معتبر بودن دسترسي به كارت مطمئن نشود، به كارت خوان اجازه دسترسي نمي دهد. پس از صدور مجوز دسترسي، كارت خوان مي تواند همانند يك ديسك با كارت كه داراي يك RAM است كار كند؛ اطلاعات را خوانده، پردازش و تغيير دهيد. كارت هاي هوشمند مي توانند تا 8 كليو بايت RAM (حافظه با دسترسي تصادفي براي خواندن و نوشتن اطلاعات)، 364 كيلو بايت ROM (حافظه فقط خواندني)، 256 كيلوبايت PROM (حافظه فقط خواندني قابل برنامه ريزي) و يك ريزپردازنده 16 بيتي داشته باشند. كارت هشمند همچنين از يك واسط سريال براي نقل و انتقال اطلاعات استفاده كرده و انرژي خود را هم از يك منبع بيروني (مثلا دستگاه كارت خوان) تامين مي كند. ريز پردازنده هم براي انجام يك مجموعه عمليات محدود همانند رمزنگاري مورد استفاده قرار مي گيرد.

كارت هاي هوشمند مي توانند براي كارت هاي اعتباري، كارت پول ها، سيستم هاي امنيتي كامپيوتري، سيستم هاي تشخيص هويت دولتي و بسياري موارد ديگر مورد استفاده قرار گيرند.

كارت هاي هوشمند بدون تماس

كارت هوشمند كه شبيه به يك كامپيوتر ساده و كوچك است كه مي تواند از طريق دستگاه كارت خوان و اتصال طلايي خود ارتباط برقرار كند، تا بتوان به اطلاعاتي كه درون حافظه اين كارت قرار دارد دسترسي پيدا كرد. از آنجايي كه اين كارت ها داراي يك ريز پردازنده هستند و اين ريز پردازنده به دسترسي به حافظه كارت نظارت مي كند، مي توان به امنيت اطلاعات درون كارت اطمينان داشت و اطلاعات مهم را در آن ذخيره كرد. اين كارت ها كه در سال 1970 عرضه شدند مشكل امنيت را كه در دسترسي به كارت هاي معمولي مغناطيسي وجود داشت، برطرف كردند. ولي اين نوع كارت هاي هوشمند هم همانند كارت هاي معمولي مغناطيسي نياز به قرار گرفتن در دستگاه براي خوانده شدن اطلاعات دارند.

نسل جديد كارت هاي هوشمند، كارت هاي هوشمند بدون تماس (Contactless) هستند. اين كارت ها بدون تماس و با تكنولوژي القاء Radio Frequency Identification با دستگاه كارت خوان ارتباط برقرار مي كنند. فقط كافي است اين كارت در نزديكي دستگاه قرار گيرد. اين نوع كارت در مواقعي كه نياز به برقراري ارتباط سريع و حتي بدون دخالت دست وجود دارد، كاربرد بسياري دارد. براي مثال براي ورود يك به اتاق، كارت مكن است در جيب يا كيف شخص باشد و از همان محل و بدون نياز به خارج كردن با دستگاه كارت خوان ارتباط برقرار كرده و مجاز بودن ورود بررسي شده و در باز شود. همچنين در بسياري از سيستم هاي حمل و نقل عمومي در دنيا به دليل حجم زياد مسافران و به خاطر سريع تر شدن چك كردن بليط از اين نوع كارت ها استفاده مي شود. هم اكنون كارت هاي اعتباري متروي تهران هم از نوع كارت هوشمند بدون تماس هستند.

از نظر فاصله مجاز براي برقراري ارتباط چند نوع كارت هوشمند وجود دارد. در دو نوع از آن ها ( نوع A و B) كه استاندارد هم شده اند، حداكثر فاصله مجاز براي برقراري ارتباط 10 سانتي متر است. اين فاصله كه به اين دليل است كه سيستم ( براي مثال كم كردن پول از كارت مترو) به صورت ناخواسته (مثلا گذشتن از كنار ورودي مترو) عمل نكند. همچنين در يك نوع ديگر حداكثر فاصله مجاز براي برقراري ارتباط 50 سانتي متر در نظر گرفته شده است