SIM卡基本架构
SIM卡包含处理器、存储单元和加密协处理器三大部分。其安全区域划分为：
- ROM：固化操作系统和加密算法
- EEPROM：存储用户数据和密钥
- RAM：临时运算缓存
加密算法实现
采用3DES和AES混合加密体系，核心模块包括：
- A3算法实现用户认证
- A8算法生成会话密钥
- COMP128v1/v3哈希算法
| 算法 | 密钥长度 | 运算速度 |
|---|---|---|
| A3/A8 | 64位 | 15ms |
| 3DES | 168位 | 28ms |
双向认证流程
运营商网络与SIM卡通过挑战-响应机制完成认证：
- 基站发送128位随机数
- SIM卡用Ki密钥加密生成签名
- 网络端验证签名匹配性
密钥管理系统
采用分层密钥架构确保安全：
- 主密钥(Ki)永久烧录在SIM卡
- 会话密钥(Kc)动态生成
- 传输密钥加密信道分配
安全存储机制
敏感数据通过物理防护和逻辑隔离实现安全存储：
- 芯片级防侧信道攻击设计
- 存储器分区访问控制
- 电压频率检测防篡改
SIM卡通过硬件加密模块、动态密钥协商和多重访问控制，构建了从芯片物理层到通信协议层的完整安全体系。随着量子加密技术的发展，未来SIM卡安全机制将持续演进。
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