SORACOM SIM Inside ― SORACOM SIMの中身のハナシ

2022年4月6日(水)開催のSORACOM UG Online #11 ～ SIMの日記念で、ソラコム ソリューションアーキテクト 松本悠輔 (ysk) が発表した資料「SORACOM SIM Inside ― SORACOM SIMの中身のハナシ」を公開

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1. SORACOM SIM Inside
   株式会社ソラコム
   2022/4/6
   SORACOM SIMの中身のハナシ
   

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2. 自己紹介
   松本悠輔（Yusuke Matsumoto）
   ソリューションアーキテクト
   経歴：
   • インフラエンジニア
   • Webエンジニア
   • IoTエンジニア
   好きなサービス：SORACOM Junction
   SORACOM本の一部執筆を
   担当しています！
   

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3. SIMとは
   認証
   ローミング ユーザデータ
   USIM=Universal Subscriber Identity Module
   USIMとは、欧州の2G（GSM）の移動機に採用されていた
   SIMカードを拡張したもの。
   CPUを内蔵したICチップ(UICC)で、3G/LTE移動機において
   不可欠なデバイスの1つ。
   

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4. FLASH / EEPROM
   ROM
   RAM
   CPU
   • CPU : 32bit
   • メモリー: FLASH
   • 標準規格: ISO / 3GPP / ETSI / GP
   • 電気特性: 1.8 / 3 / 5 v
   • クロック: 1～5MHz
   • 形状 : 2FF(plug-in)/3FF(micro)
   • 4FF(nano)/embedded
   • 機能
   • Java Card (ver. 3.0.1) or later
   • OTA(RFM/RAM)
   • SAT/USAT
   • Secure Element
   • PKI
   • Crypt
   ベースのSecure ICは
   Infineon/Samsung/ST Microsystemsな
   どの半導体ベンダが供給
   UICC (Universal Integrated Circuit Card)
   

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5. 3G/LTE のSIM認証
   VPC
   加入者情報DB
   1.認証リクエスト
   2.認証レスポンス
   Auth Token(AUTN), Random(RAND)
   3.ネットワーク
   の認証
   4.ユーザー認証レスポンス
   RES
   5.SIMの認証
   Integrity Key
   Ciphering key
   Secret Key
   Sequence
   Number
   N
   Secret Key
   Sequence
   Number
   N
   6.鍵の生成
   6.鍵の生成
   Integrity Key
   Ciphering key
   鍵の交換が
   ない
   

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6. SORACOM SIMアプレット
   SORACOM
   SIM Applet
   1
   SORACOM
   SIM Applet
   2
   SIM基本機能
   （認証等）
   SIM OS
   Java Applet実行環境
   • SIM上で動作して様々な拡張機能を実行
   • SORACOMプラットフォームとセキュアな通信路を確立可
   

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7. UICCの論理構造
   Core O.S
   UICC
   Card Manager and
   Security domains
   Remote
   Applet
   Management
   Core Applications
   (USIM)
   File System
   servers
   Toolkit and Java Card runtime
   environment
   UICC API and
   USIM API
   Java Card
   Toolkit Applet
   Java Card
   packages
   Java Card
   Applet
   

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8. Javaアプレット……
   

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9. http://www.oracle.com/technetwork/java/javacard/javacard1-139251.html
   Java Card
   • UICC上でセキュアにアプリケーションを動作さ
   せるための環境
   • 非常に限られたメモリと処理能力で動作
   • Java Card上のJava VMで動作するバイトコード
   は、通常のJava VMのサブセット
   • エンコーディングや最適化は異なる
   • アプレット内で生成したオブジェクトは、永続
   化メモリに保存される
   • RAMは非常に少ないので、一時的なデータも
   しくはセキュリティセンシティブなデータの
   みに利用
   • ガベージコレクションは基本的にない
   

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10. スマートカードリーダー
    モデム
    

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11. 実際にはこんな感じ
    カードリーダ
    モデム
    アンテナ
    APDUの世界
    ※詳細はのちほど
    

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12. Java Cardアプレットの実装サンプル
    package io.soracom.jc_hello_pkg;
    import javacard.framework.*;
    public class jc_hello extends javacard.framework.Applet{
    public static void install(byte[] bArray,
    short bOffset, byte bLength) {
    // call Applet.register()
    }
    public void process(APDU apdu) {
    //Insert your code here
    }
    }
    javacard.framework.Applet
    を継承して実装
    installメソッドを実装して、
    アプレットのインスタンスを登録する
    デバイスでアプレットを選択して、
    APDUコマンドを投げるとこのprocessメソッドが呼ばれる
    http://www.javaworld.com/article/2076450/client-side-java/how-to-write-a-java-card-applet--a-developer-s-guide.html
    

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13. APDU
    例:IMSIの読み取り
    00 B0 00 00 3F 00 7F 20 6F 07
    (Application Protocol Data Unit)
    • 端末とJava Cardアプレットがやり取りするためのバイト列
    CLA INS P1 P2 P3
    SW1 SW2
    Command APDU
    Response APDU
    Data
    Read Binary ディレクトリ ファイル
    

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14. 開発ツールなど
    • 開発とコンパイル
    • Eclipse or Netbeans IDE
    • コンバージョン
    • JCDK - Javacard Development Kit
    • アプレットのインストール
    • SIM Alliance CAT loader 2.0 とカードリーダー
    • 実機のテスト
    • APDUコマンドのキャプチャツールを利用
    

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16. Appletで実装されている機能の例
    

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17. IoT SIMに組み込み済みのアプレット
    • SIMアプレットによるLocal Infoの取得
    • Local Info = デバイス側の情報
    • Plan01s/Plan01sLDVのSIMにはSIMアプレットがインストール済み
    • カード型SIM/チップ型SIMいずれも対応
    SORACOM
    SIM Applet
    Local Info
    

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18. SIM Local Info 取得詳細
    1. Local infoレポートを要求
    2. Accepted
    5. Update local info
    (TLS接続)
    4. デバイスに情報問い合せ
    Local info:
    - MCC, MNC, Location Area Code
    - Cell Id
    - ネットワークの種類（GSM/3G/LTE）
    - IMEI
    - セルの電界情報
    - バッテリ残量
    3. Local infoレポートをSMSで
    要求
    6. Get subscriber
    7. Subscriber w/ Local Info
    デバイス側でしか取得できな
    い情報を取得可能に！
    

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19. 取得成功後
    

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20. Soracom eUICC with Soraseed Applet
    https://devices.amazonaws.com/detail/a3G0L00000AAOBeUAP/Soracom-eUICC-with-Soraseed-Applet
    AWS Greengrass
    (IoTデバイス用のデバイスクライアント)
    用の証明書ストアとして利用可能
    

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21. plan01s
    planX1
    planP1
    世界130の国と地域をカバー
    多くの地域で複数キャリア対応
    欧米で特に割安な通信料金
    KDDI回線に対応
    日本の通信料金 90% off （plans01s比）
    APAC主要キャリアでの割安な通信に対応
    APACの通信料金最大 99% off （plans01s比）
    サブスクリプション（通信契約）
    

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22. サブスクリプションコンテナ
    SORACOM
    ユーザーコンソール
    SIM OS
    サブスクリプション
    コンテナエンジン
    サ
    ブ
    ス
    ク
    リ
    プ
    シ
    ョ
    ン
    A
    サ
    ブ
    ス
    ク
    リ
    プ
    シ
    ョ
    ン
    B
    SORACOM IoT SIM
    OTAでサブスクリプションを追加可能
    サ
    ブ
    ス
    ク
    リ
    プ
    シ
    ョ
    ン
    C
    (無線経由) (契約回線)
    

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23. サブスクリプション追加のAPIを提供
    1. planP1の追加をリクエスト
    管理者
    2. ネットワーク接続
    3. OTA更新で
    planP1を追加
    plan01s
    +
    planP1
    

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24. •デバイスがいる国や地域に応じて自動的に切り替え
    サブスクリプション追加時の動作
    国境
    0. 普段は plan01s 2. 自動でplanP1が有効化
    plan01s
    planP1
    plan01s
    planP1
    1. 接続先キャリアの国
    コードがplanP1対応国
    に
    複数のサブスクリプションのいいとこ取りが可能
    

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25. UICC
    OTA
    OTA key
    eUICC
    ISD-2
    DOCOMO
    ISD-3
    KDDI
    ISD-R ECASD
    OTA
    OTA key
    Subscription
    Manager
    ISD-R key
    サブスクリプション
    コンテナエンジン
    plan01s
    planX1
    サブスクリプション
    コンテナエンジン
    plan01s
    planX1
    サブスクリプションコンテナ
    

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26. • 答え : NO
    • アプレットをSIMに入れるには、OTA鍵が必要
    • DOCOMOのSIMのOTA鍵は、DOCOMOのみが保持
    • MVNOは利用不可
    • ソラコム発行のグローバルSIMは、加入者情報DBをソラコム
    が持っていて、OTA鍵を持っているため
    plan-DのSIMにアプレットを入れられる？
    SIM Applet 1
    OTA鍵
    

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27. •SIMは小さなコンピュータです
    •SORACOMではコアネットワークと
    SIMの両方を開発しています
    •SIMを開発しているので様々な付加価値を
    付けることが可能です
    まとめ
    ©2022 SORACOM, INC
    

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