Avant de rentrer dans le vif du sujet, il est important de prendre quelques instants pour comprendre ce qu'est une carte SIM et pourquoi nous en avons besoin pour utiliser les services d'un opérateur mobile. Une bonne compréhension du fonctionnement d'une carte SIM vous permettra de mieux comprendre certaines notions et donc de faire les bons choix lorsque vous déciderez d'acheter une carte SIM prépayée pour votre usage personnel ou pour un proche.

Origine de la carte SIM

A l'origine une carte SIM est une carte à puce ; une carte en matière plastique sur laquelle est insérée au moins un circuit intégré capable de contenir et/ou de traiter de l'information. Aujourd'hui la carte à puce est largement répandue :

• carte d'identité
• badge d'accès
• carte d'assurance maladie
• carte SIM
• carte bancaire
• etc...

Mais revenons au sujet qui nous intéresse, qu'est ce qu'une carte SIM ?

Qu'est ce qu'une carte SIM ?

le terme SIM signifie "Subscriber Identity Module" ; plus simplement il s'agit d'une carte composée d'un micro-controlleur et d'un espace de stockage. Une carte SIM permet donc de stocker des données : paramètres de connexion d'un utilisateur, numéros d'urgence et des applications. Les paramètres de connexion permettent d'identifier personnellement l'abonné notamment par le biais du numéro de téléphone qui lui ait associé. Le micro-controlleur permet quant à lui d'assurer l'accès aux informations cryptées de l'utilisateur par le biais du code PIN. Vous l'aurez donc compris, la carte SIM stocke les informations spécifiques d'un utilisateur spécifique sur le réseau mobile d'un opérateur donné ; c'est pourquoi tout changement de numéro ou d'opérateur nécessite de changer de carte SIM.

Pour résumer, la carte SIM c'est le béaba de la téléphonie mobile. La carte SIM permet, grâce à sa puce, de garder certaines informations du client (comme ses contacts) et d’identifier l’abonné sur le réseau mobile de l'opérateur fournisseur du service. Pour téléphoner, envoyer des textos ou encore naviguer sur internet, l’abonné doit donc acheter un téléphone, et s’équiper d’une carte SIM auprès d’un opérateur mobile. Et ce, qu’il s’agisse d’une carte prépayée, d’un forfait mobile avec ou sans engagement.

Numéro IMSI d'une carte SIM
Toutes les cartes SIM contiennent un numéro IMSI, constitué du code pays (MCC), de l'identifiant de l'opérateur (MNC), et de l'identifiant de l'abonné (MSIN).

A quoi sert une carte SIM ?

Le choix de l'intégration d'une carte à puce dans les systèmes de téléphonie mobile est basé sur la nécessité de disposer des éléments suivants :

• Un élément sécurisé contenant l'identifiant et les données de connexion d'un utilisateur donné ;
• Un élément amovible permettant de personnaliser un nouveau téléphone avec les données de connexion ; l'intérêt est de séparer le choix d'un terminal de la notion d'abonnement ;
• Un espace de stockage d'information pour les données personnelles de l'abonné (son annuaire), mais également des paramètres de personnalisation de son terminal (paramètres de messagerie, etc.) ;
• Un espace pour les applications de l'opérateur mobile fournisseur du service de téléphonie mobile.

Pour être précis, l’appellation « carte SIM » est un abus de langage. Le terme SIM désigne en fait l'application GSM installée sur la mémoire de la puce ; le support et la puce constituent l'"UICC" pour "Universal Integrated Circuit Card" (Carte à circuit intégré universel). Les cartes SIM sont en fait des cartes USIM (terme que vous pouvez retrouver dans certains articles) équivalent à l'application SIM installé sur des cartes à puce fonctionnant sur les réseaux mobiles UMTS. UMTS pour "Universal Mobile Telecommunications System" qui est l'une des technologie mobile de troisième génération : la "3G". C'est la collaboration entre les données stockées et l'application SIM installée qui gère l'authentification de l'abonné sur un réseau mobile et génère des clés qui permettent le chiffrement du flux de données sur le réseau, tout ceci étant réalisé au sein du terminal mobile.

Un utilisateur, une carte SIM, un Opérateur !
Une carte SIM donnée est issue d'un seul opérateur ou d'un seul MVNO et permet son identification univoque.

Caractéristiques techniques des cartes SIM

Les formats de cartes SIM

Il existe 5 formats différents de carte sim :

• Le format carte de crédit désigné sous le nom technique 1FF ou ID-1 UICC correspondant à la norme ISO/CEI 7810:2003, ID-1 de dimensions : 85.60 x 53.98 x 0.76 mm. Ce format fut rapidement écarté compte tenu de son format démesuré qui allait à l'encontre des nouvelles tendance en matière de taille et de poids de nouveaux terminaux mobiles, toujours plus fins et plus légers
• Le format SIM standard désigné sous le nom technique 2FF ou Plug-in UICC correspondant à la norme ISO/CEI 7810:2003, ID-000 de dimensions : 25 x 15 x 0.76 mm. Format le plus répandu.
• Le format Micro SIM désigné sous le nom technique 3FF ou Mini-UICC correspondant à la norme ETSI TS 102 221 de dimensions : 15 x 12 x 0.76 mm. Format que l'on retrouve principalement dans les nouvelles générations de smartphones bas de gamme et moyenne gamme
• Le format Nano SIM désigné sous le nom technique 4FF correspondant à la norme ETSI TS 102 221 de dimensions : 12.30 x 8.80 x 0.76 mm. Format que l'on retrouve dans les nouvelles générations de smartphone haut de gamme.
• Le format eSim ou SIM intégrée désigné sous le nom technique MFF2 correspondant à la norme JEDEC de dimensions : 6 x 5 x inférieure à 1 mm. Format directement intégré au smartphone qui devrait permettre de changer d'opérateur sans avoir besoin de changer de carte SIM. Est ce que ce nouveau standard s'imposera dans les prochaines années ? (Nous consacrerons un article plus détaillé sur ce sujet dans un prochain post.

Fonctionnement des cartes SIM

Interfaces physiques

Sans trop rentrer dans les détails, une carte SIM contient 8 contacts métalliques, chaque contact assurant une fonctionnalité ou un groupe de fonctionnalités bien précis. Il existe également des cartes SIM qui ne disposent que de 6 contacts comme c'est le cas pour les carte SIM au format Nano SIM. Pendant de nombreuses années, seuls 5 contacts étaient utilisés pour l'implémentation de l'interface. Le développement de l'usage des smartphones et le développement de nouveaux services ont poussé les opérateurs à utiliser des contacts supplémentaires. L'USB (choisi comme interface rapide) utilise les contacts C4 et C8. Le contact C6, quant à lui, est utilisé pour une interface vers un module contactless qui permet l'accès à des services de type NFC quel que soit le mode (émulation de carte, lecteur et peer to peer) afin d'assurer le fonctionnement d'applications comme celle utilisé pour le PASS Navigo, ou des applications de paiement, de lecture de tags RFID et d'échange de données (P2P).

Vers une virtualisation totale de la carte SIM

Une nouvelle spécification de la carte SIM, la carte eSIM, a été définie, pour virtualiser totalement la carte SIM, et ainsi intégrer ses fonctions dans une puce soudée à la carte mère, voire directement au sein des processeurs des téléphones mobiles

Système d'exploitation

Le système d'exploitation des cartes SIM est le plus souvent propriétaire, codé par les encarteurs et généralement inscrit sur les composants par les fondeurs.

La mémoire est organisée en répertoires et fichiers (identifiant de l'opérateur, données liées au réseau, numéros d'appels d'urgence, entrées du répertoire, etc.). Le micro-contrôleur assure l'accès à ces données (droits), les fonctions de cryptographie (par exemple liées au code PIN) et l'exécution des applications de l'opérateur.

Les cartes SIM contiennent de plus des boîtes à outil permettant de contrôler l'ensemble des fonctions du téléphone (micro, caméra, appel, SMS).

• En 2G, SIM Application Toolkit (en) (STK) est utilisé ;
• En 3G, USIM Application Toolkit (en) (USAT) est utilisé ;
• Il existe depuis une version plus générique appelée « Card Application Toolkit ».

Encore plus de services !
Les cartes SIM de générations plus récentes sont capables d'héberger des applications destinées à l'abonné, par exemple l'information à la demande (météo, horoscope).

Mise à jour

Une carte SIM peut être modifiée et mise à jour à distance par téléchargement over the air (OTA). Depuis longtemps et de manière transparent, le canal SMS peut être utilisé pour cela au travers du terminal mobile. Un autre système, nommé « Bearer Independent Protocol » (BIP) permet de réaliser un téléchargement à partir d'autres média proposés par le terminal (par exemple GPRS). Cela permet notamment la sauvegarde du répertoire de la SIM sur un serveur. Plus récemment, la standardisation de l'interface USB (Interchip USB) a ouvert la possibilité de transférer rapidement des données entre une carte et un terminal.

Verrouillage de la carte SIM

Le verrouillage SIM (ou SIM lock) permet aux opérateurs de téléphonie mobile de restreindre l'utilisation de leur terminal mobile (téléphone) à une carte SIM ou un groupe de cartes SIM. De ce point de vue, le SIM lock n'est pas une fonctionnalité de la carte SIM, mais du téléphone qui identifie une carte pour fonctionner normalement. Cette fonctionnalité était demandée par les opérateurs ou fournisseurs de service qui subventionnaient l'achat de terminaux et qui ne souhaitent pas en retour que ces terminaux soient utilisés chez d'autres opérateurs concurrents.

Désimlocker son téléphone mobile
Un téléphone peut être déverrouillé (désimlocké) en entrant un code spécifique (le code NCK) au clavier. Dans certains cas, l'opérateur peut procéder à l'opération à distance. Le déverrouillage nécessite la connaissance du numéro IMEI d'identifiant du téléphone, obtenu en tapant *#06# au clavier puis valider en appuyant sur la touche appel.

Fabrication d'une carte SIM

Il existe deux types d'acteurs intervenant dans la fabrication d'une carte SIM : les fournisseurs de composants (dits « fondeurs ») et les fabricants de carte (dits « encarteurs »).

Les fondeurs

Les fabricants de composants (fondeurs de silicium) pour carte à puce fournissent le composant vierge ou « masqué » dans le cas de composants disposant de mémoire ROM. Les plus connus sont :

• Infineon Technologies ;
• Samsung Electronics ;
• ST Microelectronics ;
• Inside Secure ;
• EM Microelectronic-Marin ;
• Renesas Technology ;
• StarChip.

Les encarteurs

Les encarteurs conçoivent toute la partie logicielle (OS et applications), l'insertion du composant dans le plastique (encartage), la personnalisation graphique du support de carte, la personnalisation des fichiers, la distribution aux opérateurs ou aux fournisseurs de service de manière plus générale. Les plus connus sont :

• Idemia (fusion de Oberthur Technologies et Safran Identity Security);
• Gemalto (fusion de Gemplus et de Axalto) ;
• HB Technologies ;
• Giesecke & Devrient ;
• ST Incard ;
• Valid (anciennement Microelectrónica Española) ;
• CardLogix ;
• Datang ;
• Watchdata.