使用5G或需要换手机SIM卡相关问题

昨天晚上，一个与5G相关的话题突然上了微博热搜：用5G或需要换SIM卡。

微博热搜截图

作为一个已经使用5G手机与5G网络快半年的5G优化工程师，我对灯发誓，自己不但没有换过SIM卡（在4G里叫做USIM卡，我就都用SIM卡代指了），而且连套餐用的都是4G的，买来手机后仅仅是把原来手机里的4G手机卡怼到mate30里面，至今为止使用完全OK，测速也是可以达到1Gbps左右的。

在家里的5G网络实测结果

怎么突然就要换卡了？？肯定又是哪个智障媒体瞎写了吧。。

点开一看，消息源更加让我无语，竟然是由于“友军”中国电信发布的一个白皮书《中国电信 5G SA安全增强 SIM卡白皮书》里面提到：

根据 5G发展策略及 5G网络特点，需要一种全新的 5G SA安全增强 SIM卡（又称“5G卡”）作为接入 5G网络的身份识别模块、加载各种 5G行业应用的支撑载体，5G卡实现包括用户身份隐私保护、GBA第三方的应用鉴权等功能新特性，为用户数据和业务应用提供安全保障，将助力运营商发展第三方移动应用业务。

《5G SA安全增强SIM卡白皮书》

《中国电信 5G SA安全增强 SIM卡白皮书》

于是乎，媒体们就又抓到运营商的“把柄”了，大呼小叫：你看看！骗我们！还说不用换卡！这不还得换吗？？

点开相关新闻的评论一看，果不其然又是人民群众的一顿冷嘲热讽，更有甚者连什么是5G都没搞懂的“砖家”就开始科普5G为什么必须用5G SIM卡，如果你现在用的是4G SIM卡那么用的就是假5G了。。。

感情我这1Gbps是手机骗我呢啊？那我下个几GB的游戏几十秒搞定难道是腾讯和运营商联手欺骗我？？

真相到底是怎样的呢？使用4G SIM卡的5G手机，使用的到底是不是真5G网络？？

首先直接给出答案：当然是真的了！！那么中国电信的白皮书写错了吗？

当然也没错。。

要回答这个问题，首先要解释下，什么是SIM卡。无论是234G还是5G网络，如果想使用移动通信服务，您得有个手机，还得有张和您手机号绑定的SIM卡，就是下图这玩意，相信没人没见过。

手机SIM卡

虽然SIM卡的大小、形状各不相同，但其功能是完全一致的。SIM( Subscriber Identity Module)卡，翻译过来叫做用户识别模块，从名字就可以看出来，SIM卡的主要功能就是用来识别用户信息。你给张三打出的电话，没有被李四接到，主要原因之一就是张三手机里的SIM卡里，存在与他的手机号唯一对应的信息，这样运营商才能正确的将你的电话转到他的手机上。

说到这里，您可能大概猜到了，SIM卡本质上就是一个身份识别卡，可以类比于您的身份证。它能影响到手机的通信功能吗？当然影响不到。。手机的通信功能基本都通过手机基带芯片来实现，你的手机能不能使用5G网络，主要看其基带支不支持5G，因此说使用4G SIM卡的5G手机就不能使用5G网络了，简直是一派胡言。。

当然，SIM卡的功能并没有那么简单。虽然SIM卡成本很低，而且只有小手指指甲那么大的小小一片，但其实它是由CPU、ROM、RAM、EEPROM和串行通信单元所组成的一个微型集成电路，说SIM卡中集成进了一台微型电脑也一点不夸张。

手机SIM卡原理图

当然这么复杂的组成不单单是给你存储电话号码用的（在23G时代大家还经常在SIM卡中存储电话本的），SIM卡的一个重要功能是用来做鉴权。

鉴权是移动通信中非常重要的概念，具体的实现需要很复杂的算法，不是专门搞这个的没必要详细了解（就连网络工程师在工作中也几乎用不到，因为很少出现鉴权不通过导致的网络问题），这里只给大家简单讲讲原理。

啥叫鉴权？鉴权就是鉴定你是否拥有访问网络的权利的意思。用户在开卡后，手机的SIM卡里和运营商的核心网中都将存储一个密钥，或者说一个密码，这个密码只有这个SIM卡和运营商的核心网知道，其他人都不知道。同时，无论是SIM卡还是核心网，都会将这个密钥与用户的全网唯一的身份信息所绑定，但是这个身份信息并不是公开的手机号，而是与手机号一一对应的一个号码，叫做国际移动用户识别码IMSI。

在手机接入移动网络时，手机首先就会给网络侧发送自己的IMSI号，网络侧根据IMSI号可以找到该用户的密码，随后网络侧和手机侧通过交换密码的方式，最终确认对方是合法的用户以及合法的网络（因为非法用户和非法网络根本不知道这个IMSI对应的密码），这就叫双向鉴权，当然密码不是明文直接交换的，这将会有被窃听的风险，具体怎么交换的我就不讲了，里面涉及一些算法。

图片来自公众号“”无线深海

通过鉴权，手机和运营商网络侧都可以确认对方是真的用户和真的网络。真的用户好理解，肯定不能让一个不存在的用户接入网络啊，那安全风险得多大，那真的网络怎么说？

当然是为了防止出现伪基站啦。2G时代就是因为没有双向鉴权，仅仅网络鉴定用户真伪，用户无法鉴定网络真伪，所以才导致伪基站泛滥，4G时代通过双向鉴权已经比较好的解决了这一问题（当然不是说4G就没有伪基站了，这里不展开了）。

所以为什么从2G手机换4G手机要换卡？就是因为网络的鉴权算法变了，而作为鉴权的重要参与者，SIM卡也随之需要更换为支持新算法的USIM卡，但是只是换卡，并不换号，这个很好理解，你的身份证升级为新版的身份证，支持的功能更多了，但是需要你换身份证号吗？

但是为什么在5G时代，截至目前，三家运营商都不需要换SIM卡？

因为目前三大运营商主要使用的5G网络架构是NSA架构，这种架构下，5G网络需要依靠4G网络作为锚点才可以连接用户，鉴权的核心网依然是4G核心网，鉴权算法完全没变，当然不需要更换SIM卡了，相当于你用着老版的ETC（SIM卡），开上了新建好的高速公路（5G），高速公路的收费站也依然是老版ETC识别器能识别你的卡，但是速度当然是5G的了。

NSA与SA对比

那么未来如果NSA非独立组网演进到SA独立组网，是不是真的需要更换SIM卡了呢？

要回答这个问题，当然首先得看5G的鉴权算法和4G是否相同，由于考虑到5G网络可能会使用到更多的2B政企场景，因此5G的鉴权算法复杂度是要高于4G的，通过算法的升级来实现更高的安全性，鉴权算法确实有变化。

变化在哪里？最重要的变化就是4G网络中手机向网络侧发送的IMSI号，不再明文发送了，而是加密发送，防止IMSI泄露。但是是不是用新的鉴权算法是可选的。

如果未来5G SA 核心网真的采用5G新的鉴权算法，那么肯定是要换5G SIM卡的。但是今天电信已经正式回应了。。新的鉴权算法只用于2B也就是政企用户的SA场景，与个人用户无关。。

目前三大运营商的5G核心网设备都是分2C和2B分别采购搭建的，看来早就想到了应用区分度。

所以又是一场乌龙。。中国电信这次真是，本来挺好一件事儿，发个白皮书也不解读下，导致媒体看了内容又看不懂带节奏，运营商这样的教训还少吗？