Actualizado a: 15 de abril de 2024
En el vertiginoso mundo de la conectividad móvil y las telecomunicaciones, las tarjetas SIM han evolucionado de manera significativa, dando paso a tecnologías emergentes como las tarjetas iSIM y las eSIM. Estos innovadores enfoques han redefinido la forma en que los dispositivos se conectan a las redes móviles, tanto dispositivos móviles 5G, como otros elementos IoT, e incluso modems LTE para conectar distintos aparatos en el hogar como PCs, domótica, etc., en aquellos lugares donde la banda ancha o la fibra óptica no llega. Sin embargo, estos nuevos estándares tienen sus ventajas y desventajas, además de una serie de diferencias con las SIM convencionales que deberías conocer…
¿Qué es una tarjeta SIM?
La creación de las tarjetas SIM supuso toda una revolución en las telecomunicaciones, posibilitando la llegada de la era de los teléfonos móviles. Este tipo de tarjeta SIM (Subscriber Identity Module o Subscriber Identification Module) no es más que un circuito integrado diseñado para almacenar ciertos datos importantes necesarios para que el nodo o dispositivo que la contiene pueda ser identificado y funcionar dentro de la red de telecomunicaciones, ya sea para llamadas telefónicas o para datos móviles. Estos datos almacenados en el CI son:
- Un número denominado IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Este IMSI consta de 15 dígitos y sirve como una especie de DNI para identificar a cada dispositivo o usuario en la red GSM y en el UMTS.
- También incluye una clave asociada a dicho identificador. Así como información de autenticación de seguridad y cifrado.
- Un identificador de tarjeta de circuito integrado o ICCID por sus siglas en inglés.
- Se almacena cierta información temporal relacionada con la red local a la que está conectado el dispositivo.
- Y una lista de servicios a los que el usuario tiene acceso.
- Por otro lado, también debe almacenar cuatro contraseñas especiales, una de ellas es el PIN o Personal Identification Number, otro es el conocido como PUK o Personal Unlock Key para el desbloqueo del PIN, así como unos números secundarios PIN2 y PUK2 usado como segundo par.
- También se almacena el número de serie SIM o SSN, que a veces va acompañado de otros números como el IAN (International Article Number) o el EAN (European Artible Number) que se requiere para la suscripción a una tarjeta prepago.
- El resto de memoria de la SIM se puede usar para almacenar contactos como bien sabes.
Las tarjetas SIM se utilizan siempre en dispositivos GSM; para teléfonos CDMA, solo son necesarias en dispositivos compatibles con LTE.
Técnicamente, la tarjeta física real se conoce como tarjeta de circuito integrado universal (UICC o Universal Integrated Circuit Card), aunque en la práctica se usa el término SIM para referirse a toda la unidad completa, y no solo al chip. Esta tarjeta suele estar hecha de PVC con contactos incrustados dorados y un chip semiconductor de muy reducido tamaño en su interior.
Un poco de historia
Las primeras tarjetas SIM tenían el tamaño de tarjetas de crédito. Sin embargo, los tamaños se redujeron varias veces a lo largo de los años, generalmente manteniendo los contactos eléctricos iguales a los originales, de modo que una tarjeta más grande pudiera recortarse a un tamaño más pequeño y seguir funcionando.
El primer teléfono móvil en funcionar en una red SIM fue el Motorola DynaTAC 8000X. Aunque este dispositivo era como un auténtico ladrillo por su gran tamaño, peso y limitadas funcionalidades, supuso el inicio de la era de los móviles.
La primera tarjeta SIM del mundo fue desarrollada por una empresa alemana llamada Giesecke & Devrient (G&D) en colaboración con Deutsche Telekom a finales de la década de 1980. La tarjeta SIM se introdujo como parte del estándar GSM (Global System for Mobile Communications), que tenía como objetivo establecer una plataforma común de tecnología móvil para las comunicaciones móviles. Sin embargo, la primera implementación comercial de la tecnología GSM y las tarjetas SIM no comenzaría hasta principios de la década de 1990.
Giesecke+Devrient llegó a vender en 1991 las primeras 300 tarjetas SIM a una operadora finlandesa de redes denominada Radiolinja, que estaba implementando un sistema de conexión inalámbrica.
Sin embargo, la SIM no deja de ser un tipo de smart card o tarjeta inteligente con un chip en su interior. Y esta idea no surgió en los 80s, sino que se remonta realmente a la década de los 60, ya que a finales de esta época se comenzó a desarrollar la idea de incorporar un chip dentro de una tarjeta de plástico. Por ejemplo, chips de memoria EEPROM, etc. Y esto unido a la idea de la SIM, ha permitido que cada vez sean más funcionales y con mayores capacidades.
Años más tarde de esta genialidad alemana se establecería la ETSI, que es la organización que se encarga de describir el aspecto físico, lógico y las especificaciones de estas tarjetas SIM bajo un estándar. Y, actualmente, se han desarrollado varios formatos, y se han ido mejorando. El negocio actual se estima en varios miles de millones y se estima que se fabrican decenas de mil millones de tarjetas SIM en todo el mundo y creciendo.
¿Para qué sirve?
Como puedes deducir de lo anterior, la tarjeta SIM sirve para varias cosas, como son:
- Identificación del Usuario: mediante el IMSI que es único en cada tarjeta, y que con 15 dígitos puede haber muchas combinaciones posibles, por lo que no se agotará rápidamente.
- Autenticación y seguridad: la SIM contiene información de autenticación y cifrado que se utiliza para verificar la identidad del usuario y asegurar las comunicaciones entre el dispositivo y la red móvil. Esto ayuda a prevenir accesos no autorizados y protege la privacidad del usuario.
- Almacenamiento de Datos: almacena datos temporales relacionados con la red local, como información de contacto, mensajes cortos (SMS), y configuraciones específicas de la red.
- Acceso a Servicios: contiene información sobre los servicios a los que el usuario tiene acceso, como la capacidad de realizar llamadas, enviar mensajes de texto, y utilizar servicios de datos móviles. Es decir, lo que permite el proveedor de servicios contratado.
- Contraseñas y desbloqueo: como ya comenté anteriormente incluye contraseñas, como el Número de Identificación Personal (PIN) y la Clave Personal de Desbloqueo (PUK), que se utilizan para proteger el acceso al dispositivo y desbloquear la tarjeta en caso de que se ingrese incorrectamente el PIN varias veces.
¿Cómo funciona una tarjeta SIM?
Como he mencionado anteriormente, una tarjeta SIM no es más que una tarjeta de plástico con un chip en su interior y una serie de contactos eléctricos para que el dispositivo donde se inserta se pueda comunicar con la tarjeta y así acceder a los datos.
Estas tarjetas trabajan con unos voltajes estandarizados según su tipo. Las tarjetas SIM son diseñadas para operar a diferentes voltajes, comúnmente 5 V, 3 V y 1.8 V, según las clases A, B y C de la norma ISO/IEC 7816-3, respectivamente. En 1998 solo se usaba 5v, pero actualmente están soportados los tres voltajes Y su interfaz eléctrica, o contactos, siempre tienen una misma configuración o pinout para garantizar la compatibilidad con todos los dispositivos.
Existen apps y herramientas para trabajar e interactuar con las tarjetas SIM, como SIM Application Toolkit, entre otros, así como otras herramientas forenses, etc. Así mismo, deberías saber que las tarjetas SIM, para garantizar su interoperabilidad emplean Java Card como plataforma de programación universal, y mediante GlobalPlatform se pueden establecer extensiones a estas tarjetas, como puede ser nueva tecnología de cifrado, RFID, etc. Por ejemplo, las tarjetas SIM modernas permiten cargar apps mientras la SIM está en uso, permitiendo comunicación con el dispositivo móvil o un servidor para realizar diferentes operaciones.
En cuanto al chip que hay en el interior, se trata de un chip semiconductor de silicio con tecnología CMOS y con un tamaño de aproximadamente 4×4 mm, y funciona a 5 Mhz. Los cables de unión entre los pads de este chip y los contactos de la tarjeta dorados que se ven en el exterior son de oro. Así es como la SIM puede funcionar integrada en el sistema como si fuese un periférico más…
Tipos de tarjetas SIM según su formato
Existen varios formatos de tarjeta SIM que han ido apareciendo a lo largo de los años:
- Full-size SIM o 1FF (1st Form Factor): se trata del formato completo, y tenía el tamaño de una tarjeta de crédito, es decir, unos 85.60×53.98×0.76 mm, y fue utilizada en los primeros Motorola. Sin esta tarjeta el dispositivo móvil no podía hacer nada.
- Mini-SIM o 2FF: son las tarjetas convencionales, las que la mayoría de nosotros conocemos, con tamaño de 25x15x0.76 mm. Es decir, son idénticas a las anteriores en cuanto a contactos y aparecieron en 1996, cinco años después que las 1FF. Este tipo de tarjeta, dado que las 1FF ya no existen, es la que hoy conocemos como SIM estándar.
- Micro-SIM o 3FF: esta tercera generación tiene un tamaño inferior, y apareció en 2003 por primera vez. Gracias a su tamaño más reducido (15x12x0.76 mm), se permitió integrar en dispositivos móviles de tamaño más pequeño. Siguen manteniendo el mismo pin-out de contactos, aunque incluyen algunas mejoras que van más allá de su tamaño. Si se le añade un adaptador, se puede convertir en una Mini-SIM para funcionar en dispositivos más antiguos. El primer smartphone en usar este tipo de tarjeta fue el iPhone 4.
- Nano-SIM o 4FF: se trata de un nuevo diseño introducido en 2012 con un tamaño de 12.3×8.8×0.67 mm, lo que también obliga a reducir el área de los contactos de esta tarjeta. Además, alrededor del área de contacto tiene un pequeño borde de aislante para evitar cortocircuitos.
- W-SIM: no es un estándar SIM como las anteriores, pero es una tarjeta SIM desarrollada por Willcom de donde viene su nombre. Esta tarjeta, además de las funciones normales de una SIM, también tiene incorpora otros elementos del dispositivo móvil como el PHS, el transmisor y receptor de radio, etc. Estas tarjetas son raras, y solo se usan en algunos terminales que no incorporan en su interior estos módulos, especialmente en China.
Además de estos formatos, también existen las iSIM (2023) y las eSIM (2016) de las que comentaré posteriormente, aunque era necesario hacer este repaso para entender mejor estas otras…
¿Son realmente seguras?
Aunque muchos usuarios no se preocupen en absoluto por la seguridad de estas tarjetas SIM, y ahora es cuando más se está hablando de los peligros del clonado de estas tarjetas y demás estafas, lo cierto es que representan varias amenazas, incluso si son de prepago donde no se dan demasiados detalles, más que el método de pago por la recarga.
De hecho, en 2013 un investigador de SR Labs, llamado Karsten Nohl, detectó algunas vulnerabilidades en tarjetas SIM que usaban cifrado DES y que se siguen usando en muchos casos en la actualidad. Esta vulnerabilidad permitía clonar la SIM de forma remota o que alguien pueda robar las credenciales, y esto cuando hablamos de un dispositivo móvil donde tenemos prácticamente toda nuestra vida, así como los sistemas de pago, puede resultar bastante grave.
Esta no fue la única vulnerabilidad encontrada, ya que The Intercept informaría en 2015 que la NSA y el GCHQ habían robado en 2011 claves de cifrado usadas por Gemalto, el fabricante mayoritario de este tipo de tarjetas. Con ello podrían monitorizar las comunicaciones de datos y voz de millones de usuarios de distintos proveedores de todo el mundo sin consentimiento.
La holandesa Gemalto no es el único fabricante de tarjetas SIM, también siguen fabricando la alemana Giesecke & Devrient (G&D), o incluso filiales de ésta como GyD Ibérica en España.
Más tarde, en 2019, otro investigador de seguridad de la compañía Adaptive Mobile Security, llamado Cathal McDaid, también descubrió que se podía explotar otras vulnerabilidades de las tarjetas SIM, y a este vector se le denominaría Simjacker, permitiendo rastrear ubicaciones de miles de usuarios de todo el mundo…
¿Qué es una tarjeta eSIM?
La eSIM o embedded SIM, es un tipo de SIM programable de forma remota y que se suelda directamente a la placa base principal del dispositivo móvil. Este formato de montaje superficial usa el mismo formato eléctrico que una SIM completa como las 2FF y 3FF, pero no es extraíble, y no se puede sustituir por otra.
Es ideal en aplicaciones de M2M donde no hay requisito de cambiar la tarjeta SIM, esto evita la necesidad de un conector, mejorando la fiabilidad y seguridad. Además, al poderse programar de forma remota por la operadora, permite a los usuarios cambiar de una operadora a otra de forma fácil, rápida y directa sin cambiar de SIM.
Algunos dispositivos han comenzado a usar estas eSIM, como el Apple Watch de 2017, y la tercera generación del iPad Pro que viene con conectividad mediante tarifa de datos además del WiFi. El iPhone 14 de 2022 vendido de forma exclusiva para el mercado de Estados Unidos, también utilizó este tipo de tarjetas. Pero más allá de eso, no ha supuesto un gran éxito por el momento…
¿Qué es una tarjeta iSIM?
Una SIM integrada (iSIM o integrated SIM) es una forma de SIM integrada directamente en el chip del módem o el SoC principal del dispositivo. Por ejemplo, como el presentado por Qualcomm este mismo 2023, en el que incluyó una iSIM en el Snapdragon, junto con el resto de módulos de este SoC. Por tanto, no es un chip independiente como el eSIM, aunque tampoco se puede extraer o cambiar como una SIM normal.
Además, este tipo de iSIM se ha pensado más para producir dispositivos pequeños, especialmente en aplicaciones IoT. De hecho, ya en 2021, Deutsche Telekom había introducido lo que se denominó nuSIM, un predecesor de la iSIM y exclusiva para IoT.
iSIM vs eSIM: ventajas y desventajas
Como comprenderás, las nuevas tarjetas tienen sus ventajas y desventajas, por lo que en esta batalla iSIM vs eSIM no hay un claro vencedor en todos los casos. Además, es importante destacar cuáles son las diferencias entre estos formatos, aunque ya lo puedes deducir de los apartados anteriores.
Por un lado, las eSIM son físicamente incorporadas al dispositivo que tiene que tener la conectividad mientras este dispositivo es fabricado, y no es extraíble, sino que es un pequeño chip como el que tiene una tarjeta SIM convencional dentro del envoltorio del plástico que se suelda a la PCB del dispositivo. Además, puede ser reprogramada de forma remota porla operadora, permitiendo cambiar de operador sin necesidad de cambiar de dispositivo o de cambiar este chip. Esto tiene sus ventajas y desventajas, que son:
- Ventajas: permite cambiar de operador sin tener que cambiar físicamente la tarjeta SIM, lo que es más sencillo para aquellos usuarios que cambian a menudo de proveedor de servicios,s in tener que esperar a que les llegue la tarjeta SIM nueva del nuevo operador por paquetería o carta. Eso agiliza mucho los cambios, haciéndolos sin esperas. Además de eso, al ser un chip integrado, ahorra mucho espacio en los dispositivos móviles en comparación con las otras SIM y elimina la necesidad de tener una ranura o bandeja física para insertarlos. Algo que puede hacer a los dispositivos móviles también más resistentes al polvo o al agua.
- Desventajas: evidentemente, no todo son ventajas, ya que también tiene algunas desventajas, y es que no todos los operadores y dispositivos móviles son compatibles con una eSIM en la actualidad, y por el momento, las SIM convencionales siguen siendo las más empleadas. Por otro lado, al ser un chip integrado, tienes menos control físico sobre él y son programados remotamente, lo que también podría implicar nuevos vectores de ataque. Y, al ser un componente soldado, también podría estropearse y con ello inutilizar el dispositivo móvil al completo.
Por otro lado tenemos las iSIM, que están integradas en el propio SoC o chipsets que emplean los dispositivos móviles. Es decir, no existe como un dispositivo o chip separado como la eSIM o las SIM convencionales, sino que forma parte de un chip monolítico. Esto puede mejorar la transmisión con el resto del hardware. Pero al igual que la eSIM, también tiene sus ventajas y desventajas:
- Ventajas: al estar integrados dentro de otro chip, puede permitir niveles adicionales de seguridad, al no poder ser manipulado tan fácilmente a nivel físico. Al estar integrado también mejora la eficiencia energética, consumiendo menos energía en comparación con la eSIM o una SIM cualquiera, ya que podría funcionar incluso a voltajes inferiores a los 1.8v.
- Desventajas: desgraciadamente, también tenemos desventajas, ya que al estar integrado en los SoCs o chipsets, dejamos en manos del fabricante de chips como Qualcomm, Mediatek, Apple, etc., la creación de estos chip, con todo lo que ello podría implicar. Además, ofrece menor flexibilidad a la hora de cambiar de operadora, y dependerías de las opciones que ofrezca el fabricante de chips para ello.
Futuros reemplazos de la SIM
Aunque se ha debatido mucho sobre posibles reemplazos de las tarjetas SIM actuales, como algunas tecnologías basadas en blockchain, lo cierto es que las SIM continuarán por mucho tiempo entre nosotros…
No obstante, ya se habla de las USIM o Universal SIM, que son básicamente un módulo SIM que se ejecuta en una tarjeta inteligente UICC que está directamente en el dispositivo, pero que incluye CPU, ROM, RAM y EEPROM. Aunque es cierto que tampoco han calado en el mercado, especialmente en el de España y Europa en general.
Por otro lado también tenemos las CSIM (CDMA SIM), una aplicación para teléfonos CDMA2000 que se ejecuta también en una tarjeta UICC como la anterior, y que puede operar con todas las principales tecnologías móviles a nivel mundial.
