SIMとは？SIMの基本を再確認

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の内田学 (jet) が発表した資料「SIMとは？SIMの基本を再確認」を公開

Transcript

1. SIMとは？
   SIMの基本を再確認
   2022.04.06
   SORACOM UG Online #11
   ～SIMの日記念～
   株式会社ソラコム
   

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2. • 内田 学 / Manabu Uchida
   • 株式会社ソラコム
   • ソリューションアーキテクト
   • Joined in February 2022
   • Call me jet
   • comes from the Japanese rock band
   "Blanky Jet City”.
   • I ❤️ BJC!!
   About me
   @uchimanajet7
   

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3. 用語について
   

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4. 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。
   GSM= Global System for Mobile Communications
   UICC= Universal Integrated Circuit Card
   

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5. 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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6. 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 Javacard runtime
   environment
   UICC API and
   USIM API
   Javacard
   Toolkit Applet
   Javacard
   packages
   

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7. • 情報の安全な保持(高い耐タンパー性)
   • 共通鍵
   • IMSI
   • ICCID
   • MSISDN
   • ユーザー定義データ
   • 暗号鍵の生成(通信の暗号化)
   • Javaカードアプレットの実行
   SIMの役割
   

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8. SIM情報の確認
   

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9. • カード型(1FF-4FF)
   • サイズは異なるが、
   接触部分は同じ
   • チップ型(MFF2)
   • 組み込み用途
   • Embedded SIM
   SIMの形状
   https://www.gsma.com/rsp/wp-content/uploads/2017/03/4.Qualcomm_iUICCDemo-for-MWC_Final_Feb02_2017.pdf
   1FF 2FF 3FF MFF2
   4FF
   

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10. SORACOM Air for セルラー
    特定地域向け IoT SIM
    plan-DU
    (DU-10GB/50GB)
    plan-D
    （D-300MB）
    plan-K
    IoT SIM
    (日本、グローバルカバレッジ)
    Card type SIM
    NTT Docomo
    回線
    (3G/LTE/LTE-M)
    plan01s
    plan01s-LDV
    planX3 (X3-5MB)
    plan-KM1
    KDDI
    LTE 回線
    KDDI
    LTE-M 回線
    日本を含む140か国、260を超える
    キャリアに1枚で接続可能
    eSIM
    plan-K2
    (K2-300MB)
    KDDI
    LTE/5G 回線
    https://soracom.jp/services/air/cellular/
    

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11. SORACOM IoT SIM のカバレッジ拡充
    147か国、265キャリアまで拡大
    （LTEは138キャリアに対応）
    日本は、NTT docomoに加え、Softbankも対応
    IoT SIM
    (グローバルカバレッジ)
    plan01s
    https://soracom.jp/services/air/cellular/price_iot_sim/
    

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12. AWSに構築されたセルラーコアネットワーク
    IoT
    Devices
    Cellular
    Session
    Mgmt
    Authentication
    & Authorization
    Billing
    API Gateway
    API
    API
    Polaris: Cellular Core Interfaces
    implemented as distributed
    system
    MNO
    (KDDI/DOCOM/Global)
    AWS
    Direct
    Connect
    Dipper: A set of micro services that
    enable Polaris and external facing API
    HLR/HSS,
    SMSC
    GGSN/PGW
    GTP
    SIGTRAN/
    Diameter
    Amazon S3
    Device
    Mgmt
    VPC
    VPC
    VPC
    Amazon
    SQS
    加入者情報DB
    パケットゲートウェイ
    SIM
    

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13. • SIMに入っているIDと秘密鍵(共通鍵)を保持
    • SIMの認証と通信の暗号化に利用
    • 加入者情報DBを持っている利点
    • SIMのコントロールが細かくできる
    • SIMに書き込みができる(=自社でSIMが作れる)
    加入者情報DB
    

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14. 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
    Secret Key
    Sequence
    Number
    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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15. SORACOM IoT ストア
    • 各種SIMの取り扱い
    あり
    • カード型であれば1
    枚単位で購入可能
    • チップ型は1枚単位
    ではないが購入は
    可能
    https://soracom.jp/store/
    

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16. SORACOM IoT SIM データシート
    • ソフトウェア・ハード
    ウェアの特性を記載し
    てある
    • 例えば動作対応の温度
    範囲や電圧などの記載
    がある
    • embedded SIM
    (MFF2) パッケージン
    グ仕様
    https://soracom.jp/air_globalsim_datasheet/
    

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17. チップ型SIM
    より小さく
    6mm×5mm
    より堅牢に
    デバイスに直接実装可能
    温度耐性：
    -40℃ +105℃
    メモリサイクル：
    500,000サイクル at +105℃
    データ保持 ：
    15 年間 at +85℃
    カード型SIM
    チップ型
    チップ型(MFF2)
    チップ型
    

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18. • 製品や機器にSIMを組み込む際に、在庫時の通信
    コストを削減する
    • 機器や工業製品の場合、カードSIMではなく、基
    板に組み込むSIMで耐振動性等を高める
    チップ型(Embedded) SIM の利用目的
    

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19. SORACOMのチップ型SIMについて
    • Maxがまとめている
    Blogがあるのでぜひ確
    認を！
    • カード型とチップ型の
    比較やユースケースと
    実装事例が記載されて
    いる
    https://blog.soracom.com/ja-jp/2018/07/25/esim-
    follow-up/
    

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20. IoT契約回線数、400 万回線突破！！
    海外法人からの提供を含む SORACOM Air の総回線数。SORACOM Air for セルラー、SORACOM Air for
    Sigfox、SORACOM Air for LoRaWANを含む。2022 年 2月時点。
    

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21. ソラコムの全契約回線における割合
    製品組み込み型の事例
    https://soracom.com/ja-jp/news/20220221-1/
    ポケトーク株式会社様
    外国語での双方向コミュニケーシ
    ョンを実現するAI通訳機「ポケト
    ーク」
    グローバル通信搭載で、電源を入
    れれば、世界中ですぐに利用可能
    株式会社ミクシィ様
    「家族アルバム みてね」提供するミ
    クシィ社では、小さなお子さまをもつ
    親御さんのために、子供が携帯しやす
    い子ども向けGPSを開発
    高精度な位置情報とAI学習で自動で出
    発・到着をお知らせ。お子さまの1日
    の歩数や移動履歴も記録
    

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22. カード型SIM
    価格: １枚 $5
    サイズ: 3 in 1
    ナノ/マイクロ/標準に切り分け可能
    初期費用（SIM料金）
    • チップ型SIM
    • サイズ 5*6mm
    • 購入単位
    • 3,000個/1000個 $6/SIM
    • 10個（実装サンプル用）($9.9/SIM)
    

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23. 形状
    物理 仮想
    カード型 チップ型 ソフトウェア型
    RSP による
    書き換え
    不可 ✔ ✔ ―
    可 ✔ ✔ TEE 等
    eSIM の定義
    ※ RSP; Remote SIM Provisioning
    セキュアな技術により無線経由で SIM 内の事業者情報（プロファイル）の書き換えや切り替えを行う仕組みで、
    GSMA (GSM Association) によって標準化されている。※ GSMA ではソフトウェア型に対しては未定義。
    現在よく見る
    “SIM”
    書き換えができることを “eSIM (or eUICC)” 形状について “eSIM”
    

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24. • GSMAで規定された、外部からSIM内のプロファイ
    ルを書き換えるための規格
    • 通信キャリアのプロファイルを切り替えることで、
    １つのSIMで複数の通信キャリアと接続が可能
    • 機器に組み込む場合(embedded)、この機能は必須
    eUICC= Embedded Universal Integrated Circuit Card
    eUICC
    

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25. UICCとeUICCの違い
    UICC
    プロファイル
    １つだけ
    OTA
    OTA key
    eUICC
    ECASD:eUICC Controlling Authority Security Domain
    ISD-P:Issuer Security Domain Profile
    ISD-1 ISD-2
    DOCOMO
    ISD-3
    KDDI
    ISD-R ECASD
    OTA
    OTA key
    SORACOM
    Subscription
    Manager(SM)
    ISD-R key
    同時にアクティブになるプロフ
    ァイルは１つだけ
    

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26. eUICC の実例
    • 最近のiPhoneはeUICC
    なので書き換え可能
    • Soracom Mobileアプ
    リを使ってプロファイ
    ルの追加が可能
    https://soracommobile.com/ja/
    

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27. iUICC
    https://www.gsma.com/rsp/wp-content/uploads/2017/03/4.Qualcomm_iUICCDemo-for-MWC_Final_Feb02_2017.pdf
    

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28. • iSIM はGSMAで標準化された仕様、通信モジュールとSIM
    機能を1つのセルラーSoC（System on a Chip）に集約す
    る技術規格
    • 独立したモジュールではなく、セルラーSoC内の耐タンパ
    性能を持ったセキュアな物理領域（TRE：Tamper
    Resistant Element）を利用
    • 通信モジュールと一体化するため、スペースが節約でき消
    費電力としても従来より削減できる
    iUICC= Integrated Universal Integrated Circuit Card
    iUICC
    

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29. iUICC
    • 2021.06.23にプレスリ
    リース
    • iSIMの実証実験を実施
    完了
    https://soracom.com/ja-jp/news/20210623-3/
    

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30. SORACOMの願い
    クラウド 多くのビジネス、 サービス
    多くの ビジネス、システム
    たくさんの
    プレイヤーが生まれますように
    

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31. 世界中のヒトとモノをつなげ
    共鳴する社会へ
    

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