sysmocom eUICC for eSIM 笔记

sysmocom eUICC for eSIM 笔记

一、 概述

1. sysmocom 公司简介

• 公司背景: 德国小型公司，专注于 2G 到 5G 移动网络技术的研发、咨询，重点关注开源移动通讯。
• 产品定位: 为全球研究人员提供高度灵活、可配置、可编程的 SIM、UICC/USIM/ISIM 卡。
• eUICC 产品线: 由于 eSIM/eUICC 领域比传统物理卡更复杂，sysmocom 开发了 sysmoEUICC 产品线，旨在降低 eUICC 和 eSIM 技术的门槛，促进相关领域的培训、探索、研究和理解。

2. eSIM/eUICC 的优势

• 虚拟化: 将用户身份（包含 USIM 和可选的 ISIM 应用）与物理芯片卡解耦，用户身份以 eSIM 配置文件的形式存在。
• 灵活性: 用户可以更方便地更换运营商、激活/停用配置文件，而无需更换物理 SIM 卡。

二、 eSIM/eUICC 发展历程

1. 从 SIM 到 eUICC 的演变

• 2G 时代: 引入 GSM SIM 卡，将用户身份与手机分离，用户可共享手机或在设备间迁移。
• 3G/4G/5G 时代:
  • UICC 平台出现，支持多应用智能卡。
  • USIM 应用运行在 UICC 上，用于 3G/4G/5G 网络。
  • IMS (VoLTE, VoWiFi) 出现后，定义了可选的 ISIM 应用。
• eSIM 时代:
  • 用户身份虚拟化，eSIM 配置文件可下载到 eUICC 中。
  • eUICC 是嵌入在用户设备中的芯片，不再是传统的“卡片”形式。

2. eUICC 在 eSIM 系统中的功能

• 硬件组件: eUICC 是嵌入在用户设备电路板上的硬件组件，用于安装 eSIM 配置文件。
• 安全性: eSIM 系统引入了全面的安全机制，所有部分都通过加密证书进行认证，可追溯到 GSMA 证书颁发机构 (CA)。
  • GSMA CA 对证书颁发有严格的要求，包括 IT 安全、物理访问安全、硬件安全模块的认证级别、eUICC 的 CardOS 保护配置文件等。
  • 任何证书持有者都必须至少每两年接受一次独立审计。

3. GSMA 定义的 eSIM 系统

系统	规范	描述
M2M eSIM	SGP.01, SGP.02	需要 M2M 提供商/MVNO 提供的特殊 M2M eSIM 服务器，通常具有区域或全球覆盖范围；适用于大型设备车队。
Consumer eSIM	SGP.21, SGP.22	允许用户从各种提供商处以最小订购数量 (MOQ-1) 购买 eSIM 配置文件。
IoT eSIM	SGP.31, SPG.32	结合了 M2M 和消费者系统的优势（尤其适用于小型客户）：能够安装消费者配置文件，但为设备车队集中管理。

注意: 截至 2024 年初，M2M 和消费者系统已投入生产，而新的 IoT 方案的产品仍在开发中，最早要到 2024 年底才能上市。

三、 sysmoEUICC 产品介绍

1. 产品定位

• 面向开发人员、研究人员和蜂窝设备运营商，用于识别其网络中的用户。

2. 产品型号

SKU	系统	外形尺寸	证书
sysmoEUICC1-C2G	消费者	2FF/3FF/4FF	GSMA
sysmoEUICC1-C2T	消费者	2FF/3FF/4FF	测试 (SGP.26)
sysmoEUICC1-C2P	消费者	2FF/3FF/4FF	私有
sysmoEUICC1-CMG	消费者	MFF2	GSMA
sysmoEUICC1-CMT	消费者	MFF2	测试 (SGP.26)
sysmoEUICC1-CMP	消费者	MFF2	私有

注意: 批量购买时，sysmocom 也可提供 M2M eUICC 作为项目业务的一部分。IoT eUICC 预计将在系统准备就绪后上市。

3. 外形尺寸

• 2FF/3FF/4FF 无缝切割外形尺寸:
  • 适用于传统 SIM 卡插槽的设备，可用于将设备 eSIM 化。
  • 可用于研究、开发和测试，例如插入连接到计算机的智能卡读卡器。
  • 支持全尺寸（信用卡大小）、2FF（迷你 SIM）、3FF（微型 SIM）和 4FF（纳米 SIM）尺寸。
• MFF2 焊接型外形尺寸:
  • 适用于需要下载 eSIM 配置文件的嵌入式/物联网设备。
  • 优点:
    • 更好的接触性，尤其是在振动强度大的应用中（例如汽车）。
    • 降低 BOM 成本（无需卡槽）。
    • 能够制造密封/防水设备（无需可拆卸部件）。

4. 证书/密钥材料

• GSMA 证书:
  • 优势: 与全球大多数运营商销售的 eSIM 配置文件互操作。
  • 劣势: 只能接受 GSMA SAS-SM 认证的 SM-DP+ 颁发的 eSIM 配置文件，无法自主创建和安装 eSIM 配置文件。
• 测试证书:
  • 优势: 可以创建、签名和加密自己的 eSIM 配置文件，并下载/安装到 eUICC 上。
  • 劣势: CA 根证书和私钥是公开的，任何人都可以冒充 eSIM 系统的任何元素，因此没有任何安全性，仅限于 eSIM 系统的研发。
• 私有（备用根）证书:
  • 优势:
    • 无需 GSMA-SAS 认证的实体可以颁发 eUICC 和 SM-DP+ 的证书。
    • 私钥材料不会公开（与测试证书不同），因此至少不会被任何随机的第三方冒充。
  • 适用场景: 私有蜂窝网络，无需满足昂贵且繁琐的 GSMA-SAS 要求，或希望或需要更高程度的自主权和主权而不依赖于第三方。

四、 sysmoEUICC1 规格参数

1. 物理规格

• 外形尺寸: 2FF+3FF+4FF 无缝三重切割（塑料全尺寸或半尺寸）或 MFF2（焊接型）芯片。
• 存储容量: 800 kBytes 闪存（可用约 300 kBytes）。
• 温度范围: -40 至 +105 摄氏度芯片温度。
• 电压范围: 1.8V、3V 和 5V 兼容（绝对范围：1.62V 至 5.5V）。
• ESD 保护: >4 kV (HBM)。
• 外部时钟频率: 1 至 10 MHz。
• 最大睡眠模式电流: <100 uA（时钟关闭模式下）。

2. 逻辑规格

• GSMA 规范符合性:
  • GSMA SGP.22 V2.3.0。
  • 最大配置文件数量：10。
• 互操作性配置文件支持:
  • eUICC 配置文件包版本：2.3.1。
  • UICC 功能：067f36f3c0。
• ETSI/3GPP/GP 规范符合性:
  • 支持 USIM 和 ISIM 应用、Java Card v3.0.5、Global Platform v2.1.1 等多项规范。
  • 支持 SIM API、UICC API、UICC 远程文件更新事件、USIM API、GlobalPlatform API、连接 API 等多种 API。
  • 支持身份验证算法：MILENAGE、TUAK、XOR-3G。

3. 支持功能

• 8 个逻辑通道。
• 90 个最大应用程序数量。
• 39 个最大用户包数量。
• 挂起和恢复功能。
• BER-TLV 文件。
• GBA 网络身份验证。
• EAP-SIM 和 EAP-AKA（不支持 RFC5448 EAP-AKA’）。
• SUCI 计算（通过 ME 和卡）。
• 远程应用程序管理 (RAM) + 远程文件管理 (RFM)。
• 脚本链接、连接响应、CAT-TP、HTTPS、TLS 1.0、1.1 和 1.2。

五、 预安装的 TS.48 测试配置文件

• sysmoEUICC1-C2G 预安装了启用的 TS.48 GSMA 测试配置文件。
• 目的:
  • 使 eUICC 立即可用于某些测试用例，无需安装商业运营商 eSIM 配置文件。
  • 确保 EasyEUICC 可以与 sysmoEUICC 配合使用，因为 EasyEUICC 只会与具有活动配置文件的 eUICC 通信。
• 注意事项:
  • 测试配置文件的行为与下载的普通（操作）配置文件略有不同。
  • 某些 LPA 软件甚至不会在列表中显示这些测试配置文件。
  • 根据 SGP.22 第 3.2.1 节的规定，启用生产配置文件时，不得隐式禁用测试配置文件。必须使用符合标准的 LPA 软件显式禁用测试配置文件。

六、 使用 LPA 的 lpac 实现

1. 免责声明: lpac 是独立的开源软件包，不是 sysmoEUICC 产品的一部分。sysmocom 建议将其用于教育、研究和开发目的，但无法为此第三方程序提供免费支持或错误修复。

2. 功能:

• 下载、激活、停用和删除 eSIM 配置文件到消费者 eUICC。
• 前提条件: 拥有与 eUICC 外形尺寸匹配的智能卡接口（智能卡读卡器）。

3. 证书兼容性:

• GSMA 证书 eUICC 只能从 GSMA 认证的 SM-DP+ 下载 eSIM 配置文件。
• 测试证书（或私有证书）eUICC 只能从具有相同测试（或私有）证书颁发机构证书的 SM-DP+ 下载 eSIM 配置文件。

4. 关键命令:

• 列出通知: ./lpac notification list
• 处理通知: ./lpac notification process <编号>
• 删除通知: ./lpac notification remove <编号>
• 列出配置文件: ./lpac profile list
• 启用配置文件: ./lpac profile enable
• 禁用配置文件: ./lpac profile disable
• 删除配置文件: ./lpac profile delete

七、 使用 EasyEUICC LPA 的 Android 实现

1. 免责声明: EasyEUICC 是独立的开源软件包，不是 sysmoEUICC 产品的一部分。sysmocom 建议将其用于教育、研究和开发目的，但无法为此第三方程序提供免费支持或错误修复。

2. 功能:

• 下载、激活、停用和删除 eSIM 配置文件到消费者 eUICC。
• 下载 eSIM 配置文件:
  • 在主屏幕（已安装配置文件列表）中，点击左下角的“+”按钮。
  • 填写服务器、激活码、确认码和 IMEI，或扫描二维码。
  • 启动下载，下载完成后，新下载的 eSIM 配置文件将出现在配置文件列表中，并在 eUICC 上的通知队列中添加一个通知。
• 处理通知:
  • 转到挂起的通知列表。
  • 选择“处理”或“删除”。
  • “处理”将通知发送到 SM-DP+，“删除”将删除通知。

3. 注意事项:

• 兼容性: EasyEUICC 包含一个兼容性检查功能，所有四项都应该有勾选标记。如果没有勾选标记，则可能意味着 EasyEUICC 与您的特定设备不兼容。
• eUICC 识别: 如果您的 eUICC 未被识别/列出，则可能是以下原因：
  • eUICC 未插入。
  • eUICC 仍然为空，甚至不包含一个配置文件。
  • eUICC 不包含 EasyEUICC 应用程序签名密钥的哈希值。

八、 使用 pySim-shell 与 eUICCs 配合使用

1. 免责声明: pySim-shell 是独立的开源软件包，不是 sysmoEUICC 的一部分。sysmocom 建议将其用于教育、研究和开发目的，但无法为此第三方程序提供免费支持或错误修复。

2. 功能:

• 读取 EID。
• 列出可用配置文件。
• 启用/停用/删除配置文件。
• 列出/删除通知。
• 导航卡文件系统、应用程序等。

3. 关键命令:

• 列出配置文件: get_profiles_info
• 启用配置文件: enable_profile
• 禁用配置文件: disable_profile
• 删除配置文件: delete_profile
• 列出通知: list_notification
• 删除通知: remove_notification_from_list <编号>

九、 其他重要信息

• osmo-smdpp: 概念验证 SM-DP+ 工具，可用于下载 eSIM 配置文件到带有 SGP.26 测试证书的 eUICCs，例如 sysmoEUICC1-C2T。
• ARA-M 问题: sysmoEUICC1 默认在 ISD-R 中安装 ARA-M 应用程序，这会导致与某些 eSIM 配置文件中的 ARA-M 发生冲突。解决方案包括：
  • 从 eUICC 中移除 ARA-M。
  • 使用不设置 ARA-M 应用程序的配置文件标志的 eSIM 配置文件。

十、 总结

本笔记详细介绍了 sysmocom eUICC 产品的规格、功能、证书兼容性以及相关软件工具的使用方法，并探讨了 eSIM 系统中存在的 ARA-M 冲突问题及其解决方案。