SIM-Karte

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Mini-SIM-Karte (Standard-SIM-Karte)
Mini-SIM-Karte im Röntgenbild

Die SIM-Karte (vom englischen subscriber identity module für „Teilnehmer-Identitätsmodul“) ist eine Chipkarte, die in ein Mobiltelefon eingesteckt wird und zur Identifikation des Nutzers im Netz dient. Mit ihr stellen Mobilfunkanbieter Teilnehmern mobile Telefonanschlüsse und Datenanschlüsse zur Verfügung.

Das SIM ist ein kleiner Prozessor mit Speicher (üblicherweise im ID-000-Format, das aus einer ID-1-Format-Karte herausgebrochen wird). Durch eine veränderbare PIN kann es vor unbefugter Benutzung geschützt werden. Mit Hilfe des SIM wird das Mobile Equipment (also üblicherweise das Mobiltelefon) einem Netz zugeordnet und authentifiziert. Für diese Zwecke ist auf dem SIM die IMSI gespeichert, welche bei Netzsuche und Einbuchung in ein Funknetz unverschlüsselt übertragen wird und ein Mithören von Mobilfunk-Telefonaten und die Eingrenzung des Standorts des Mobiltelefons innerhalb einer Funkzelle erlaubt (IMSI-Catcher).[1][2] Andere auf dem SIM gespeicherte Zahlenfolgen und Algorithmen dienen der Verschlüsselung der Sprach- und Signalisierungsdaten (Ciphering). Das SIM dient außerdem zum Speichern von temporären, netzbezogenen Daten sowie bevorzugten und gesperrten Netzen. Darüber hinaus können ein Telefon- und Notizbuch, Speicher für Short-Message-Service-Mitteilungen (SMS) und Speicher der zuletzt gerufenen Telefonnummern integriert sein. SIM und Mobile Equipment bilden zusammen im GSM die Mobile Station.

In Deutschland waren 2012 rund 115 Millionen SIM-Karten im Umlauf.[3]

Technik[Bearbeiten]

Illustration der SIM-Chip-Struktur und Verpackung
SIM-Kartenlesegerät

Die SIM-Karte wird häufig im großen ID-1-Format (85,6 mm × 54 mm) ausgeliefert. Der kleinere ID-000-Teil (25 mm × 15 mm) kann herausgebrochen werden. Aufgrund der immer kleineren Mobilgeräte wurde im Lauf der Zeit für D-Netz-Geräte das kleine ID-000-Format eingeführt. Inzwischen gibt es eine Vielzahl von Geräten, die stattdessen die noch kleinere Micro-SIM verwenden. In einigen Geräten wird bereits das kleinste Format, die Nano-SIM verbaut.

Ein sogenanntes SIM-Toolkit ermöglicht es, kleine Programme auf einer SIM-Karte zu hinterlegen, beispielsweise Info-Services, mit denen man sich aktuelle Informationen über Politik, Sport, Wetter usw. zustellen lassen kann. Die Mobilfunk-Betreiber O₂, E-Plus, T-Mobile und Vodafone benutzen das, um ihren Homezone-Service anzubieten. Mit Hilfe des SIM-Toolkits wird dort angezeigt, ob sich das Mobiltelefon in der „Homezone“ befindet. Funktionen wie Aufladen oder Abfragen des Guthabens (bei vorbezahlten „Prepaid“-Karten) sind möglich. Der Vorteil von Anwendungen auf der SIM-Karte besteht darin, dass diese unabhängig vom eingesetzten Gerät benutzt werden können (somit kann ohne ersichtliche Funktionalitätsänderung das Handy gewechselt werden).

Verschiedene Hersteller arbeiten derzeit an der Entwicklung einer SIM-Karte mit größerem Speicherplatz, ähnlich den bekannten Speicherkarten wie SD-Karten. Dieser Speicher, bislang bis zu 128 GB, kann dann frei, z. B. für MP3-Audio oder andere Dokumente genutzt werden.

Als SIM Access Profile wird eine Technik bezeichnet, mit der z. B. im Auto die SIM-Daten eines mit Bluetooth ausgestatteten Mobilgeräts von einem fest installierten Gerät gelesen werden und dieses selbst die Funkverbindung aufbaut. So lässt sich die Datenübertragung durch die festinstallierte Außenantenne verbessern und der Stromverbrauch des Mobiltelefons reduzieren.

In Dual-SIM-Handys oder mit Hilfe von Dual-SIM-Adaptern können zwei oder mehr SIM-Karten in einem Gerät untergebracht werden, die dann entweder simultan (gleichzeitig) oder alternativ (wechselweise) aktiv sind.

Kontakte[Bearbeiten]

Auf einer SIM-Karte befinden sich acht Kontaktflächen. Verschiedene Karten variieren in der Anzahl und Aufteilung, spezifiziert wurden jedoch nur diese acht Kontakte mit folgender Belegung:

Vcc – Versorgungsspannung C1 C5 GND – Masse
Reset – Reset für Sim-CPU C2 C6 Vpp – Programmierspannung
CLK – Takt C3 C7 I/O – Daten
reserviert C4 C8 reserviert

Über Vcc und GND wird der SIM-Karte die Betriebsspannung zugeführt. Es gibt SIM-Karten mit einer Betriebsspannung von 1,8 Volt, 3 Volt und bei der älteren Kartengeneration auch 5 Volt. Die jeweilige Spannung wird in der Regel auf der SIM-Karte aufgedruckt. Wird eine SIM-Karte mit einer „falschen“ Spannung in einem Mobiltelefon verwendet, kann es zu Fehlermeldungen, Abstürzen oder ungewöhnlich schneller Akku-Entladung kommen.

Sollte eine SIM-Karte nicht mehr auf Anfragen des Mobilgerätes reagieren, kann sie über den Reset-Kontakt neu gestartet werden. Über CLK wird der Takt des Mobilgeräts zur Synchronisation des über den I/O-Kontakt stattfindenden Datentransfers übertragen.

Die optionale Programmierspannung Vpp wird nur bei der Herstellung benötigt, um die interne Software der Karte zu initialisieren oder zu löschen. Die normalen Lese- und Schreibvorgänge auf den Anwenderbereich einer SIM-Karte (z. B. im Rahmen der Nutzung in einem Mobilgerät) kommen ohne diese Spannung aus.

Die beiden zusätzlichen Kontaktpins sind für derzeit noch rare achtpolige SIM-Karten reserviert, wie sie in zukünftigen mobilen Geräten Verwendung finden sollen – derzeit gibt es mehrere konkurrierende Entwürfe, wofür diese Kontakte verwendet werden sollen, u. a. sind SIM-Karten mit sehr hohen Speicherkapazitäten im Gespräch, die über eine Variante des USB-Protokolls angekoppelt werden könnten. Weitere Ideen betreffen spezielle Verschlüsselungsfunktionen oder Nahfeldkommunikation (NFC). Aktuelle europäische Mobilfunktelefone verwenden jedoch nach wie vor nur sechspolige SIM-Karten.

Schaltung[Bearbeiten]

Funktionsschema

Die I/O-Einheit regelt den Zugriff auf die SIM-Karte. Sie ist die Schnittstelle der CPU zum Mobilgerät. Die CPU dient hauptsächlich der Speicherverwaltung, sie kann allerdings auch kleine Programme ausführen. Der Speicher besteht aus einem ROM, einem RAM und einem EEPROM. Im ROM ist das Betriebssystem der Karte abgelegt. Auch werden dort Brandings der Mobilfunkunternehmen gespeichert (z. B. Startlogos). Das RAM beinhaltet die gerade gebrauchten Daten, es ist flüchtig. Im EEPROM werden Benutzerdaten abgelegt.

Lebensdauer[Bearbeiten]

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SIM-Karten haben eine begrenzte Lebensdauer. Mit jedem Lösch-Schreibzyklus des nichtflüchtigen Kartenspeichers (z. B. bei einer Authentifizierung im Netz) „altert“ der entsprechende Speicherbereich. Ursprünglich garantierten die Hersteller der SIM-Chips 100.000 solcher Zyklen. Bei aktuellen Chips beträgt dieser Wert 500.000 bis 1 Mio. Um diesen Prozess zu entschärfen, bauen die SIM-Hersteller im Betriebssystem Schutzmechanismen ein.[4]

Unabhängig davon werden einige ältere SIM-Karten von aktuellen Mobiltelefonen nicht erkannt. Ein Grund kann sein, dass die SIM-Karte mit der vom Gerät zur Verfügung gestellten Spannung nicht mehr funktioniert. Ein anderer Grund kann darin liegen, dass das Gerät eine USIM-Karte benötigt.

Formate[Bearbeiten]

Vergleich zwischen den verschiedenen SIM-Karten-Größen:
Full-size SIM (Scheckkarten-groß), Mini-SIM, Micro-SIM und Nano-SIM
SIM-Karten-Größen
SIM-Karte Standard Länge (mm) Breite (mm) Dicke (mm)
Full-size ISO/IEC 7810:2003, ID-1 85,60 53,98 0,76
Mini-SIM ISO/IEC 7810:2003, ID-000 25,00 15,00 0,76
Micro-SIM ETSI TS 102 221 V9.0.0, Mini-UICC 15,00 12,00 0,76
Nano-SIM ETSI TS 102 221, TS 102 221 V11.0.0 [5] 12,30 8,80 0,67
Embedded-SIM JEDEC Design Guide 4.8 , SON-8 6,00 5,00 <1,0

Seit Entwicklung des UMTS-Standards durch das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen Ende der 1990er Jahre wird davon ausgegangen, dass mobile Endgeräte in Zukunft kleiner sein oder jedenfalls weniger Platz im Inneren haben werden und daher SIM-Karten mit geringer Größe erforderlich sind. Daher wurde neben der UMTS-fähigen Chipkarte (Universal Integrated Circuit Card, Abk. UICC) auch eine kleinere Variante, die Mini-UICC, berücksichtigt.

Die Mini-UICC erlangte durch die medienwirksame Inszenierung des Markteintritts des Apple iPad als Micro-SIM-Karte größere Bekanntheit. Dabei ist die Einführung einer kleineren SIM-Karte nichts Neues: Beim ersten Wechsel des SIM-Karten-Formates, als von SIM-Karten in Scheckkartengröße zu den heute verwendeten Mini-SIM-Karten gewechselt wurde, gab es wie heute Anleitungen zum Selbstbau.

Mini-SIM (UICC)[Bearbeiten]

Die aktuell noch übliche Mini-SIM-Karte ist 25 mm × 15 mm groß. Die UICC wird landläufig, wie ihr Vorläufer aus dem GSM-Netz, als SIM-Karte bezeichnet.

Micro-SIM (Mini-UICC)[Bearbeiten]

Die Micro-SIM, auch Third Form Factor-Karte (Abk. 3FF) ist eine kleinere Version der Mini-SIM-Karte. Bei der Micro-SIM betragen die Außenlängen nur 15 mm × 12 mm. Was die technischen Daten des Schaltkreises anbelangt, gibt es keine Unterschiede. Mit einem speziellen Lochgerät kann aus einer SIM oder Mini-SIM eine Micro-SIM gemacht werden.[6]

Eines der ersten Geräte, das eine Micro-SIM-Karte verwendete, war das iPad im Jahr 2010, gefolgt vom Apple iPhone 4. Aber auch Nokia setzt diesen Kartentyp ein, so beim Nokia N9 oder dem Nokia Lumia 800. Auch Motorola setzt beim Motorola Droid Razr auf Micro-SIM Karten. Viele weitere Hersteller sind dem Trend gefolgt und verwenden bei ihren Smartphones nun Micro-SIM Karten.[7]

Nano-SIM[Bearbeiten]

Die Nano-SIM (4FF) „Fourth Form Factor“-Karte ist eine kleinere Version des Micro-SIM. Diese ist mit 12,3 mm × 8,8 mm × 0,67 mm nochmals 40 % kleiner als ein Micro-SIM und soll somit wertvollen Platz in kompakten Geräten einsparen. Karten im Nano-SIM-Format bieten dieselbe Funktionalität wie größere Karten. Der Standard umfasst auch eine mechanische Abwärtskompatibilität, wodurch eine vereinfachte Verteilung möglich sein soll.[8]

Apple wie auch Nokia wollten zunächst ihre Version als jeweils besser standardisieren lassen.[6] Die ETSI entschied sich im Juni 2012 schließlich für den Design-Vorschlag von Apple. Dieser ist kompatibel zu den bereits genutzten Micro-SIM-Karten.[9] Aktuell wird diese SIM-Version im iPhone 5, iPhone 5s, iPhone 5c, iPad mini,[5] iPad Air, Nokia Lumia 1520, Nokia Lumia 930, Motorola Moto X und im HTC One (M8) genutzt.

SIM-Karten-Adapter[Bearbeiten]

Die Anpassung (Rück-Konvertierung) zum nächstgrößeren Format ist durch spezielle SIM-Adapter möglich (außer bei der „embedded“-SIM).

Kombi-SIM[Bearbeiten]

Viele Anbieter liefern inzwischen Kombi-SIM oder Hybrid-SIM genannte Karten im Standardformat „Mini“, aus denen durch Vorstanzung eine kleinformatigere Mikro- oder Nano-SIM-Karte herausgebrochen werden kann. Einige Hersteller liefern stattdessen Nano-SIM-Karten mit Adapter-Rahmen, die das Nano-Format auch in Geräten für Micro- oder Mini-SIM-Karten nutzbar machen und damit alle drei Größen kombinieren. (Bei den Adapter-Rahmen (nicht SIM-Adaptern) kann u. U. die SIM-Karte im Mobiltelefon aus dem Rahmen herausbrechen und im ungünstigsten Fall den SIM-Slot blockieren.)

Beschneidung[Bearbeiten]

Viele Mini- und Micro-SIMs haben acht Kontaktflächen, von denen zwei Kontakte nur in Reserve vorgehalten werden und nicht angeschlossen sind. Daher ist es möglich, eine Standard-SIM nicht nur auf das Mini-Format zu beschneiden, sondern auch auf die Größe einer Micro-/Nano-SIM. Häufigster Fehler solcher manuellen Zuschnitte ist, dass entstandene Späne eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren Kontakten herstellen, welche die SIM beim ersten Einsatz beschädigt beziehungsweise zerstört.[10]

Länderspezifika[Bearbeiten]

Am 13. Februar 2009 stimmte der deutsche Bundesrat einer Verordnung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie zu, nach der zukünftig Notrufe (110 und 112) nicht mehr ohne SIM-Karte gewählt werden können.[11][12] Da immer häufiger grundlos Notrufe von Mobiltelefonen ohne Karte gemacht worden waren, sollten nun nur noch durch SIM-Karten identifizierbare Kommunikationsteilnehmer diese Möglichkeit haben.

Sicherheit[Bearbeiten]

Auf der Black Hat 2013 beziehungsweise der OHM 2013 demonstrierte Karsten Nohl, dass viele Mobiltelefone noch SIM-Karten mit der bereits seit längerem als unsicher geltenden DES-Verschlüsselung nutzen.[13][14][15] In Deutschland reagierten der IT-Branchenverband Bitkom sowie die großen Telekommunikationsanbieter Deutsche Telekom, Telefónica, E-Plus-Gruppe und Vodafone gelassen, da die unsichere DES-Verschlüsselung nicht mehr eingesetzt wird. [16]

Siehe auch[Bearbeiten]

  • SIM-Lock
  • Alternate Line Service
  • IMEI Seriennummer zur eindeutigen Identifizierung von Mobilfunk-Endgeräten
  • IMSI zur eindeutigen Identifizierung von Netzteilnehmern in GSM- und UMTS-Mobilfunknetzen
  • IMSI-Catcher zum Abhören von Mobilfunk-Kunden
  • Stealth Ping – auch Silent SMS oder Stille SMS zur Ortung von Mobilgeräten oder zur Erstellung von Bewegungsprofilen
  • Cell-ID ist ein Verfahren der mobilen Positionsbestimmung im GSM-Mobilfunknetz.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: SIM-Karte – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Leitfaden zum Datenzugriff insbesondere für den Bereich der Telekommunikation. Generalstaatsanwaltschaft München, 2011, abgerufen am 5. Dezember 2011 (PDF; 429 kB).
  2. Stefan Krempl: 26C3: GSM-Hacken leicht gemacht. In: Heise News. Heise Zeitschriften Verlag. Abgerufen am 10. Juli 2013.
  3.  Martin Wocher: Mobilfunkdiscounter auf dem Vormarsch. In: Handelsblatt. Nr. 120, 26. Juni 2013, ISSN 0017-7296, S. 25.
  4. (anti tearing)
  5. a b New SIM card format for slimmer, smaller phones. ETSI, 1. Juni 2012, abgerufen am 3. Juni 2012 (englisch).
  6. a b Apple will eigenes Format für Nano-SIM gratis anbieten, 30. März 2012
  7. Nokia Österreich – Nokia N9 – Technische Daten. Nokia, abgerufen am 16. August 2011.
  8. New SIM card format for slimmer, smaller phones. ETSI, 1. Juni 2012, abgerufen am 3. Juni 2012 (englisch).
  9. iPad Modelle vergleichen. Abgerufen am 23. Oktober 2012.
  10. Sébeastien Bonset: Zuschneiden auf neues Format klappt. In: t3n Magazin. 18. September 2012, abgerufen am 18. September 2012.
  11. Drucksache 967/08. In: Bundesratsdrucksachen. Bundesrat, 17. Dezember 2008, abgerufen am 19. Juni 2009 (PDF; 108 kB): „Diese Rechtsverordnung dient in Verbindung mit § 108 des TKG diesem Ziel und stellt klar, wer von den Beteiligten für welche Bereiche verantwortlich ist. Ferner dient sie auch der Umsetzung von Artikel 6 Absatz 3 und Artikel 26 der Richtlinie 2002/22/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 7. März 2002 über den Universaldienst und Nutzerrechte bei elektronischen Kommunikationsnetzen und -diensten (Universaldienstrichtlinie, ABl. EG L 108 vom 24. April 2002 S. 51) und der Empfehlung der Kommission vom 25. Juli 2003 zur Übermittlung von Angaben zum Anruferstandort in elektronischen Kommunikationsnetzen an um Standortangaben erweiterte Notrufdienste (ABl. EG L 189 vom 29. Juli 2003 S. 49).“
  12. Volker Briegleb: Kein Notruf ohne SIM-Karte. In: heise online. 13. Februar 2009, abgerufen am 3. Juni 2012.
  13. Christian Kirsch: ITU warnt vor Gefahr durch SIM-Karten-Hack. heise Security, 21. Juli 2013, abgerufen am 8. Juli 2014.
  14. Jürgen Schmidt: DES-Hack exponiert Millionen SIM-Karten. heise Security, 21. Juli 2013, abgerufen am 8. Juli 2014.
  15. Rooting SIM cards. Security Research Labs, abgerufen am 9. Juli 2014.
  16. Ist Ihre Mobilfunk-SIM-Karte sicher? Unternehmer-Magazin Creditreform, abgerufen am 26. August 2014.