Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
【SORACOM UG】(2024年度版) SIMってなんだ? ~セルラー通信がつながる仕組み...
Search
SORACOM
PRO
April 06, 2024
Technology
0
1.3k
【SORACOM UG】(2024年度版) SIMってなんだ? ~セルラー通信がつながる仕組み、解説します~
2024年4月6日開催『
SORACOM UG Online #19 ~SIMの日を祝おう~
』で、ソラコム今井(factory)が発表した資料です。
SORACOM
PRO
April 06, 2024
Tweet
Share
More Decks by SORACOM
See All by SORACOM
【SORACOM UG Explorer 2025】さらなる10年へ ~ SORACOM MVC 発表
soracom
PRO
0
110
10年の共創が示す、これからの開発者と企業の関係 ~ Crossroad
soracom
PRO
1
810
投資家様向けビジネス概要<2025年8月版>
soracom
PRO
0
440
Business Overview for Investors[August 2025 Edition]
soracom
PRO
0
58
少人数・短期間で実現!“ゼロから作らない” 4つの事例から見る、新時代IoT【SORACOM Discovery 2025】
soracom
PRO
0
320
現場のリアルをカメラで変える!小売・商業施設の「現場改革」最前線【SORACOM Discovery 2025】
soracom
PRO
0
300
【特別講演】公開思考実験!もしも、この世界から「ヒトとモノのつながり」が消えたなら?【SORACOM Discovery 2025】
soracom
PRO
0
170
トヨタのIoT民主化を支援!「D-ROOM」の仕組みと現場浸透のくふう【SORACOM Discovery 2025】
soracom
PRO
0
380
クラウド全盛時代におけるIoTエッジ活用とグローバルサプライチェーン戦略【SORACOM Discovery 2025】
soracom
PRO
0
190
Other Decks in Technology
See All in Technology
混合雲環境整合異質工作流程工具運行關鍵業務 Job 的經驗分享
yaosiang
0
170
クラウドとリアルの融合により、製造業はどう変わるのか?〜クラスメソッドの製造業への取組と共に〜
hamadakoji
0
390
AI-Readyを目指した非構造化データのメダリオンアーキテクチャ
r_miura
1
310
MCP ✖️ Apps SDKを触ってみた
hisuzuya
0
340
Behind Postgres 18: The People, the Code, & the Invisible Work | Claire Giordano | PGConfEU 2025
clairegiordano
0
110
SCONE - 動画配信の帯域を最適化する新プロトコル
kazuho
1
320
Introduction to Sansan for Engineers / エンジニア向け会社紹介
sansan33
PRO
5
43k
From Natural Language to K8s Operations: The MCP Architecture and Practice of kubectl-ai
appleboy
0
180
頭部ふわふわ浄酔器
uyupun
0
110
マルチエージェントのチームビルディング_2025-10-25
shinoyamada
0
120
オブザーバビリティと育てた ID管理・認証認可基盤の歩み / The Journey of an ID Management, Authentication, and Authorization Platform Nurtured with Observability
kaminashi
1
450
AIエージェント入門 〜基礎からMCP・A2Aまで〜
shukob
1
170
Featured
See All Featured
Side Projects
sachag
455
43k
Easily Structure & Communicate Ideas using Wireframe
afnizarnur
194
16k
Writing Fast Ruby
sferik
630
62k
Agile that works and the tools we love
rasmusluckow
331
21k
Measuring & Analyzing Core Web Vitals
bluesmoon
9
630
The Straight Up "How To Draw Better" Workshop
denniskardys
238
140k
Designing for humans not robots
tammielis
254
26k
We Have a Design System, Now What?
morganepeng
53
7.8k
The Web Performance Landscape in 2024 [PerfNow 2024]
tammyeverts
10
890
Gamification - CAS2011
davidbonilla
81
5.5k
Being A Developer After 40
akosma
91
590k
Documentation Writing (for coders)
carmenintech
75
5.1k
Transcript
SIMってなんだ? factory 2024/4/6 ~セルラー通信がつながる仕組み、解説します~ SORACOM UG Online #19
株式会社ソラコムでソリューションアーキテクトをやっ ています。 むかし、イマイファクトリーという名前でグラフィックデザイ ンとかやっていました。 今井 雄太(factory)
今日はシムの日なので SIMの勉強をしましょう。 ~2回目~
None
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。
SIMとは セキュリティが提供されており、このなかにはキャリアと の接続時の認証に利用される鍵が入っている。 かなりざっくり言えば、SIMとはキャリアとの接続認証を うけるための鍵、と言える。 他にもキャリアの優先度や許可/拒否リスト、電話帳など 様々な情報が記録されています。
SORACOMのSIMたち SORACOMではさまざまな「サブスクリプション(回線プ ラン)」を提供しています。 この回線契約を識別するために利用されるのがSIMです。
ざっくり言えば・・・ 「SIM≒鍵」 とご理解いただくとこのあとの話が腹落 ちしやすいと思います
はい、わかりましたね?
SORACOMプラットフォームのおさらい
インターネット 端末 基地局 データセンター ISP パケット交換 帯域制御 顧客管理 課金・・・ 通信キャリア
専用線接 続 MVNO事業
インターネット 基地局 データセンター ISP パケット交換 帯域制御 顧客管理 課金・・・ 携帯通信事業者の基地局と AWSクラウドで
バーチャルキャリアを実現 端末
ソラコムを使うとデバイスとクラウドをセキュリティに接続できる! 普段はセルラー接続部分のセキュリティは所与のものと して、クラウドとの接続やアプリケーションレベルのセ キュリティの話をすることがおおいですが・・・・
インターネット 端末 基地局 データセンター ISP パケット交換 帯域制御 顧客管理 課金・・・ 通信キャリア
専用線接続 今日はこちらの仕組み とセキュリティの話で す。
SIMが挿さったデバイスが モバイルキャリアに接続されるまで
3G/LTE のSIM認証 VPC 加入者情報DB 2.認証情報レスポンス Auth Token(AUTN), Random(RAND) 4.ネットワーク の認証&鍵生成
5.認証レスポンス RES 6.SIMの認証 Secret Key Sequence Number N Secret Key Sequence Number N 7.鍵の派生 7.鍵の派生 SIM SIM 端末 接続要求 1.認証情報リクエスト 基地局・制御局 3. 認証リクエスト ATUN, RAND, XRES, Security Key (CK + IK) CK + IK RES, (RES==XRES) RES, Security Key (CK + IK)
3G/LTE のSIM認証 VPC 加入者情報DB 2.認証情報レスポンス Auth Token(AUTN), Random(RAND) 4.ネットワーク の認証&鍵生成
5.認証レスポンス RES 6.SIMの認証 Secret Key Sequence Number N Secret Key Sequence Number N 7.鍵の派生 7.鍵の派生 端末-基地局間では 鍵を交換しない SIM SIM 端末 接続要求 1.認証情報リクエスト 基地局・制御局 3. 認証リクエスト ATUN, RAND, XRES, Security Key (CK + IK) CK + IK RES, (RES==XRES) RES, Security Key (CK + IK)
3G/LTE のSIM認証 VPC 加入者情報DB 2.認証情報レスポンス Auth Token(AUTN), Random(RAND) 4.ネットワーク の認証&鍵生成
5.認証レスポンス RES 6.SIMの認証 Secret Key Sequence Number N Secret Key Sequence Number N 7.鍵の派生 7.鍵の派生 端末-基地局間では Secret Keyを交換しない さらに言えば、端末も基地局も Secret Keyを持たない! SIM SIM 端末 接続要求 1.認証情報リクエスト 基地局・制御局 3. 認証リクエスト ATUN, RAND, XRES, Security Key (CK + IK) CK + IK RES, (RES==XRES) RES, Security Key (CK + IK)
SIMとキャリアは共通鍵を使って チャレンジ&レスポンス認証をしている
SIMとキャリアは共通鍵を使って チャレンジ&レスポンス認証をしている ネットワーク越しに鍵交換はしていない つまり鍵を盗まれないように 防御すべき場所はSIM(とHSS)
あらためてSIMについて見てみよう
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)
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) CPUやRAM、ストレージ があるのに注目
そうなんです。 SIMは独立したコンピュータであり、 単なるストレージデバイスではありません。 なので鍵を外部から直接は読めないように なっている
3G/LTE のSIM認証 VPC 加入者情報DB 2.認証情報レスポンス Auth Token(AUTN), Random(RAND) 4.ネットワーク の認証&鍵生成
5.認証レスポンス RES 6.SIMの認証 Secret Key Sequence Number N Secret Key Sequence Number N 7.鍵の派生 7.鍵の派生 SIM SIM 端末 接続要求 1.認証情報リクエスト 基地局・制御局 3. 認証リクエスト ATUN, RAND, XRES, Security Key (CK + IK) CK + IK RES, (RES==XRES) RES, Security Key (CK + IK) ここはストレージ IOSではなくAPI呼び 出しだった!
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
スマートカードリーダー モデム
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
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
あれ? APDUコマンドで任意の領域のファイルを 読み取れる? それはちょっとまずいんじゃ・・?
秘密はAPDUコマンドに まず大前提として、SIMカードはストレージへの直接アクセスを提供 していない。アプリケーションはAPDUコマンドというAPIを介して アクセスする必要がある。 • APDUコマンドには認証機構があり、コマンド実行時にPUKやユ ーザー認証、生体認証を求めることができる。 • WRITE ONCEの領域の設定もできる。
詳細はISO7816-4、 ISO7816-11あたりを読んでみよう。 もちろんですがAPDUの認証情報が漏洩すると大変なことになりま す!!!!
APDUで提供されるコマンド(API)の例 1. SELECT a. スマートカードからアプリケーションを選択するために使用されるコマンド。 2. READ BINARY a. スマートカードからデータを読み取るために使用されるコマンド。
3. UPDATE BINARY a. スマートカードにデータを書き込むために使用されるコマンド。 4. VERIFY a. スマートカードの認証のために使用されるコマンド。 5. INTERNAL AUTHENTICATE a. スマートカード内部で生成された認証データを使用して、通信相手とスマートカード間の 相互認証を行うために使用されるコマンド。キャリア認証で利用されるのはこれ。 6. EXTERNAL AUTHENTICATE a. スマートカード外部から提供された認証データを使用して、スマートカードへのアクセス を許可するために使用されるコマンド。
でも、ストレージに物理的にアクセスされたら?
SIMカードの物理的セキュリティ(耐タンパー性) 多くのSIMカードは、物理的な攻撃を検知した際にSIMカード内の データを自己消去するようにプログラムされている。例え ば・・・ 1. 温度センサーによる手法 a. カードの温度が急上昇した際にデータ消去 2. 振動センサーによる手法
a. カードが振動や衝撃を受けた場合に反応してデータ消去 3. 光センサーによる手法 a. カードの筐体が開けられば場合に反応してデータ消去
SIMカードの物理的セキュリティ(耐タンパー性) 物理的な攻撃に対する対策はISO7816に定めはなく、スマートカ ードメーカーが独自に定めている。 メーカーやカードごとの具体的な防御策については、詳細な情報 は非公開となっている場合が多く、一般的な情報を得ることは困 難。
まとめ
SIMの(おもな)役割 カードリーダ モデム アンテナ キャリア SIMはキャリアとの間に共通鍵を持っていてそれを使っ てモデムがキャリアと接続する際の認証をサポートして いる。SIM自身のセキュリティは「とてもつよい」。 共通鍵 共通鍵