WIM

Wireless Identity Module

Bezpečnost Služby a architektura

WIM je obecný 3GPP termín pro zabezpečenou komponentu, která ukládá identitu a klíče účastníka, provádí autentizaci a zahrnuje fyzické SIM, eSIM a iSIM.

Popis

Wireless Identity Module (WIM) je zabezpečený prvek ve vybavení uživatele (UE) zodpovědný za hostování identity účastníka a kritických přihlašovacích údajů pro přístup k 3GPP sítím (GSM, UMTS, LTE, NR). Jedná se o odolné komponenty proti neoprávněné manipulaci, historicky o výměnné plastové karty (UICC se SIM aplikací), které se vyvíjejí ve směru vnořeného hardwaru (eUICC) nebo integrovaného zabezpečeného prostředí (iUICC). Primární funkcí WIM je bezpečné uložení mezinárodního identifikátoru mobilního účastníka (IMSI) a dlouhodobého tajného klíče (K), které poskytuje operátor mobilní sítě. Také hostí aplikaci pro autentizaci a dohodu klíčů (např. SIM pro GSM, USIM pro 3G/4G/5G, ISIM pro IMS), která obsahuje kryptografické algoritmy (např. Milenage, TUAK).

Z architektonického hlediska WIM komunikuje s modemem UE prostřednictvím standardizovaného elektrického a logického rozhraní (např. ISO/IEC 7816 pro fyzické karty nebo novější rozhraní pro vnořené formy). Když se UE pokouší připojit k síti, síť odešle do UE náhodnou výzvu (RAND). Modem tuto výzvu předá WIM. USIM aplikace WIM použije uložený tajný klíč (K) a RAND jako vstupy do autentizačního algoritmu pro výpočet dvou kritických hodnot: odpovědi (RES) a šifrovacího/integritního klíče (CK/IK). RES je odeslána zpět do sítě pro ověření, zatímco CK/IK jsou použity UE a sítí k odvození relačních klíčů, které šifrují a chrání integritu všech následných rádiových komunikací. Tento proces, známý jako AKA, zajišťuje vzájemnou autentizaci a vytváří zabezpečený kanál.

Klíčové komponenty uvnitř WIM zahrnují souborový systém (MF, DF, EF), který ukládá IMSI, apleťy řízené operátorem a síťově specifické soubory; kryptografický procesor pro provádění algoritmů; a zabezpečený operační systém, který izoluje aplikace. Jeho role je zásadní pro síťovou bezpečnost a správu účastníků. Odděluje identitu účastníka od hardwaru zařízení, což umožňuje uživatelům měnit zařízení přesunutím WIM (pokud je výměnný) a umožňuje operátorům vzdáleně poskytovat přihlašovací údaje (prostřednictvím SM-DP+ pro eSIM). WIM je kořenem důvěry pro celé mobilní spojení, čímž zabraňuje zneužití identity a odposlechu. Také hostí další služby operátora, jako je SIM Toolkit pro nadstandardní služby.

K čemu slouží

WIM byl vytvořen k řešení základních problémů mobility účastníků, bezpečnosti a přenositelnosti služeb v celulárních sítích. V raných analogových systémech byla identita účastníka vázána na zařízení, což bylo nebezpečné a nepružné. Zavedení fyzické SIM karty (typu WIM) s GSM oddělilo uživatelský účet od telefonu, což umožnilo uživatelům snadno měnit telefony a operátorům bezpečně distribuovat autentizační údaje. Primární problém, který řešil, byla bezpečná a škálovatelná autentizace pro miliony uživatelů.

Vývoj od SIM k USIM a k vnořeným WIM byl motivován pokračujícími výzvami. Fyzické SIM karty zabírají místo, jsou náchylné k poškození a jsou nepraktické pro IoT zařízení. Koncept WIM, formalizovaný v 3GPP, zobecňuje zabezpečený modul pro řešení těchto omezení. eSIM (vnořený WIM) řeší problém vzdáleného poskytování, což umožňuje, aby byla zařízení vyrobena v továrně a později připojena k libovolnému operátoru přes vzduch, což je klíčové pro automobilový průmysl, nositelnou elektroniku a trh IoT. iSIM (integrovaný WIM) dále řeší omezení prostoru a nákladů integrací zabezpečeného prvku do hlavního čipového systému zařízení. Každý vývoj zachovává základní účel: poskytování standardizovaného, bezpečného a přenosného kotvení pro identitu účastníka a síťovou autentizaci v stále rozmanitějším ekosystému zařízení.

Klíčové vlastnosti

  • Bezpečné uložení dlouhodobé identity účastníka (IMSI) a tajného autentizačního klíče (K)
  • Provádění algoritmů pro autentizaci a dohodu klíčů (AKA) (Milenage, TUAK)
  • Hostování síťových aplikací (SIM, USIM, ISIM) pro přístup k 2G, 3G, 4G, 5G a IMS
  • Odolný hardwarový design proti neoprávněné manipulaci, který zabraňuje extrakci a klonování klíčů
  • Standardizované rozhraní (UICC, eUICC) pro komunikaci s modemem zařízení
  • Podpora vzdáleného poskytování a správy profilů operátora (pro eSIM)

Související pojmy

Definující specifikace

  • TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
  • TS 23.140 (Rel-6) — MMS Non-Realtime Service Definition
  • TS 24.109 (Rel-19) — HTTP Digest AKA & GAA Stage 3
  • TS 31.113 (Rel-8) — USAT Interpreter Byte Code Specification

📖 Anglický originál a plná specifikace: WIM na 3GPP Explorer