Karty SIM/USIM

Indywidualne karty identyfikacyjne SIM (Subscriber Identity Module) stanowią kluczowy element aplikacji w sieciach komórkowych GSM. Używane początkowo jedynie do identyfikacji użytkownika w sieci i zapewnienia właściwego poziomu bezpieczeństwa przekazów głosowych oraz roamingu między różnymi sieciami komórkowymi stały się w miarę upływu czasu podstawą rozwoju komunikacji w sieciach drugiej generacji GSM (2,5G). Karty SIM stanowią obecnie źródłową platformę informacji o użytkowniku telefonu komórkowego oraz jego preferencji dotyczących użytkowania sieci. Proces identyfikacji użytkownika mobilnego oraz właściwości sieci, z której on korzysta, ma fundamentalne znaczenie w działaniu sieci komórkowej. Inteligentne karty SIM zdolne do rejestrowania w swojej pamięci informacji w zaszyfrowanej postaci są używane nie tylko w sieciach komórkowych, ale w wielu innych aplikacjach mobilnych. Dotyczy to również kart bankowych (kredytowych, debetowych) oraz używanych w innych elektronicznych urządzeniach identyfikacyjnych.

Podstawą implementacji multimedialnych usług drugiej generacji (2G) oraz wszelkich usług trzeciej (3G) są uniwersalne karty identyfikacyjne USIM (Universal Subscriber Identity Module) i związane z nimi oprzyrządowanie SIM Toolkit, przeznaczone do wdrażania nowych usług w systemach komórkowych. Programowane karty USIM gwarantują większe bezpieczeństwo niż dotąd używane karty SIM. W swej istocie stanowią one kontynuację dotychczasowych funkcji kart SIM, jednak z elastycznym rozszerzaniem personalizacji terminalu w kierunku sieci komórkowych 3G. Rozszerzona personalizacja daje użytkownikowi możliwość tworzenia obszernej książki adresowej przystosowanej do indywidualnych potrzeb, instalację często używanych programów sterujących czy automatyczne przekonfigurowanie parametrów technicznych terminalu (koder głosowy, koder kanałowy, modulator, transkoder). W rezultacie terminal z kartą USIM nie ma ustalonych raz na zawsze parametrów do realizacji konkretnych usług, ale stanowi rodzaj skrzynki narzędziowej, w której oprogramowanie systemowe instaluje aplikacje z zewnętrznych serwerów usługowych i pamięta na karcie jedynie elementy potrzebne do realizacji usługi potrzebnej w danej chwili. Nową generację kart USIM wyposażono w bardziej pojemną pamięć, szybsze procesory przetwarzania, zdolność do bezstykowej komunikacji oraz mocniejsze algorytmy szyfrowe zabezpieczające przed podsłuchem. Takie mechanizmy pozwalają dostosować terminale do nowych potrzeb klientów poprzez: dostarczanie oprogramowania konfiguracyjnego, generowanie podpisów cyfrowych, przekaz obrazów i zbiorów osobistych łącznie z przetworzonymi plikami linii papilarnych użytkownika, a także korzystanie z danych biometrycznych przez systemowe procedury uwierzytelniania. Bezdotykowa komunikacja z otoczeniem sieciowym za pośrednictwem noszonej przy sobie karty USIM ma umożliwić przeprowadzanie operacji finansowych bez wyjmowania karty z portfela.

Potrzeba indywidualnego dostępu mobilnego oraz rejestracji coraz większych zbiorów informacji na karcie spowodowała konieczność opracowania programowych narzędzi STK (SIM Toolkit) oraz implementacji kart identyfikacyjnych w standardzie języka Java. Przekształcają one dotychczasowe karty SIM w elastyczną platformę komunikacji, która ułatwia personalizację terminalu i rozszerza zakres nowych usług dostępnych w sieciach GSM. Nowe usługi o wartości dodanej już nie rezydują w samym terminalu, lecz na karcie USIM i są tam instalowane bądź przez operatora sieci GSM, bądź dostawcę usług komórkowych. Możliwości modułów identyfikacyjnych SIM/USIM, także algorytmy bezpieczeństwa oraz technologie inteligentnych kart systemowych są stale unowocześniane, a proces ten zyskuje na znaczeniu podczas ewolucyjnego przechodzenia do eksploatacji systemów 3G.

Podstawowy model współdziałania kart USIM zakłada, że z powodu zbyt małej pojemności pamięci karty realizacja wielu zaawansowanych aplikacji 3G - takich jak odtwarzanie muzyki wysokiej jakości czy prezentacja filmów za pomocą telefonów UMTS - będzie wymagać ciągłej i jednoczesnej współpracy trzech elementów sieci komórkowej: telefonów 3G, nowych kart USIM i serwerów aplikacyjnych operatora. Moduły programowe USIM STK mają pełnić jedynie funkcję łącznika między tymi elementami. Proste aplikacje 3G są realizowane prawie wyłącznie przez oprogramowanie własne terminalu, czyli bez ingerencji karty USIM. Otwarta architektura terminali UMTS (z możliwością ładowania do nich programów sterujących i aplikacyjnych) pozwala stopniowo, w miarę rozwoju technologii, przesuwać fragmenty oprogramowania aplikacyjnego z serwerów operatora do telefonów komórkowych. Część rozbudowanych aplikacji w sieciach 3G będzie prawdopodobnie zawsze rezydować jednak na dedykowanych serwerach sieci.

Funkcja kart USIM nie jest zdefiniowana jednoznacznie. Część projektantów infrastruktury terminali mobilnych 3G ma odmienny pogląd na tworzenie infrastruktury terminali UMTS w przyszłości i zastosowania w nich kart USIM. Polega on na zainstalowaniu wszystkich aplikacji 3G na dedykowanych serwerach sieci, zaś same terminale mobilne mają pełnić jedynie najprostsze funkcje wejścia-wyjścia, uaktywniane i sterowane przez uniwersalne karty USIM - pełniące rolę bram. W tym modelu działania wszelkie usługi sieciowe będą rozsyłane jako aplety (miniaplikacje) karty USIM, a każdy z elementów pośredniczących będzie miał udział w realizacji poszczególnych funkcji terminalu mobilnego. Aplety oprogramowania USIM STK będą mogły komunikować się przez prywatny interfejs z klawiaturą numeryczną, ekranem i przyciskami sterującymi telefonu, a także przeprowadzać identyfikację, generowanie podpisów i uzyskiwanie zgody na realizację połączenia - za pośrednictwem informacji zarejestrowanych na karcie USIM. W tym scenariuszu współpracy aplety aplikacji STK mają być również odpowiedzialne za zarządzanie komunikacją z serwerami aplikacyjnymi sieci komórkowej 3G.

Kluczowym elementem w efektywnej realizacji usług 3G będzie wdrożenie interfejsu STK i przystosowanie go do współpracy ze zdalną platformą zarządzania RMI (Remote Metod Invocation) zrealizowaną w technologii Java. Zadaniem platformy RMI (Java) jest takie sformatowanie i dopasowanie apletów, aby wszelkie aplikacje można było wykonać na dowolnym sprzęcie lokalnym (terminale) lub sieciowym (serwery), niezależnie od stosowanych typów telefonów, pakietów, serwerów i sieci. Nowa technologia realizacji usług 3G będzie mogła w przyszłości realizować kompleksowe usługi dodane, z uwzględnieniem różnych stopni szyfrowania przekazów za pośrednictwem platformy 3G USIM Java z platformą RMI.