Cách một chiếc SIM vật lý hoạt động và sự xuất hiện của eSim

Trang chủ > Tin tức > CÔNG NGHỆ

Cách một chiếc SIM vật lý hoạt động và sự xuất hiện của eSim

12/10/2025 09:36

Giờ đây, điện thoại là một trong những vật dụng phổ biết nhất để anh em liên lạc và thẻ SIMlà một thành phần quan trọng trong đó. Trong tương lai, khi SIM vật lý có thể bị thay thế hoàn toàn bởi eSim hay thậm chí không còn tồn tại, việc hiểu cách thức SIM hay eSim hoạt động cũng có thể mang lại thông tin hữu ích cho anh em về một thành phần gần như là quan trọng trong thời đại công nghệ số.

Ngắn gọn về nguồn gốc và sự phát triển của SIM

Giai đoạn cuối thập niên 1980, đầu 1990, ngành viễn thông thế giới chứng kiến nhu cầu bùng nổ về liên lạc di động, nhưng các công nghệ liên lạc lúc đó (như AMPS 1G, mạng analog) còn giới hạn: dễ nhiễu, bảo mật thấp và không thể mang số hay đổi điện thoại linh hoạt. Chính vì vậy, tiêu chuẩn GSM (Global System for Mobile Communications) ra đời, đặt nền móng cho mạng di động số 2G đầu tiên và mang theo nhu cầu cần một công nghệ “nhận dạng thuê bao di động” độc lập với thiết bị — từ đó, ý tưởng thẻ SIM hình thành và được triển khai lần đầu năm 1991 bởi Giesecke & Devrient tại Đức.

Nói về GSM thì hệ thống này hoạt động dựa trên truyền dẫn kỹ thuật số, lần đầu tiên mã hóa dữ liệu qua sóng radio, hỗ trợ roaming quốc tế, nâng cao chất lượng cuộc gọi và bổ sung tính năng SMS đầu tiên. Trước đó, mạng 1G (AMPS, NMT, TACS…) chủ yếu hoạt động dạng analog, bảo mật yếu, không lưu số điện thoại linh hoạt, thiết bị cồng kềnh và không di động thực sự

Quá trình phát triển của SIM

Tiêu chuẩn GSM đặt mục tiêu cho phép người dùng “cá nhân hóa” và “di động hóa” dịch vụ viễn thông: số thuê bao gắn với chủ nhân, không gắn cố định cho thiết bị như điện thoại bàn trước đây. Ngoài ra, yếu tố bảo mật với mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng qua mã IMSI/Ki và chuyển vùng quốc tế toàn cầu (roaming), điều mà các hệ thống trước đó chưa đáp ứng được. Và cần một giải pháp để người dùng có thể đổi thiết bị một cách nhanh chóng, dễ dàng quản lý thông tin cá nhân, danh bạ, SMS một cách tiện lợi. SIM card ra đời giải quyết những nhu cầu đó. Những chiếc SIM đầu tiên to gần bằng thẻ tín dụng, thao tác lắp đặt và xác thực phức tạp, nhưng đã mở ra thời kỳ mới cho thiết bị di động.

SIM đã trở thành một phần quan trọng trong việc kết nối con người

Năm 1996, Mini SIM xuất hiện, gắn liền với dòng Nokia “huyền thoại”, giúp thao tác lắp đặt đơn giản hơn. Năm 2003, Micro SIM tiếp tục giảm kích thước, đáp ứng nhu cầu thiết kế ngày càng mỏng nhẹ của smartphone, tiêu biểu là iPhone 4. Đến năm 2012, Nano SIM tối ưu hóa diện tích cực đại, bắt đầu phổ biến từ iPhone 5 và dần trở thành tiêu chuẩn trên cả điện thoại Android.

Cấu Tạo Thẻ SIM: Tinh Gọn Nhưng Đa Năng

Bên trong thẻ SIM là một vi mạch tích hợp nhỏ gọn, tuy diện tích rất nhỏ nhưng lại mang sức mạnh lưu trữ và bảo mật thông tin tuyệt vời.

Các pin của một chiếc sim vật lý

Bảng mạch của một SIM vật lý bao gồm:

Clock: pin có vai trò đồng bộ hóa tín hiệu thời gian giữa thiết bị và SIM
Reset: khi thiết bị gửi tín hiệu reset, pin này đóng vai trò xóa/reset dữ liệu hoặc lỗi phát sinh .
VCC: đây là pin cấp nguồn, có vai trò kiểm soát điện áp cung cấp cho SIM
VND: được xem là chân nối đất (ground pin), đóng vai trò trong việc đóng mạch điện.
VPP: Chân điện áp lập trình không phải lúc nào cũng cần thiết trong các card hiện đại. Chức năng của nó là tăng điện áp lập trình để các ô nhớ có thể lưu trữ dữ liệu.
I/O: truyền tín hiệu tương tác giữa máy và SIM

Và thông tin cơ bản trong một chiếc sim vật lý bao gồm:

IMSI: chuỗi số duy nhất và là mã định danh thuê bao quốc tế giúp xác thực danh tính của SIM.
MSISDN: số điện thoại di động quốc tế của thuê bao, được liên kết với SIM để định tuyến cuộc gọi và nhắn tin đến thiết bị đó
ICCID: Số nhận dạng vi mạch độc nhất của mỗi SIM.
Khóa xác thực (Ki): Bảo mật thông tin giữa thiết bị và mạng di động.
Thông tin dịch vụ mạng, danh bạ, tin nhắn (chỉ với SIM đời cũ): Lưu trữ trực tiếp trên SIM, giúp chuyển dữ liệu dễ dàng khi đổi máy.

Quá trình xác nhận thông tin từ SIM đến nhà mạng

Quá trình xác thực mạng diễn ra khi lắp SIM vào máy, bao gồm:

Nhận dạng thuê bao: Khi bật điện thoại hay gắn thẻ sim, modem di động trong máy sẽ gửi yêu cầu lấy IMSI từ SIM. Điện thoại sẽ truyền mã IMSI này lên hệ thống mạng của nhà mạng mà bạn đang dùng.
Xác thực bảo mật: Sau khi nhận mã IMSI, hệ thống mạng sẽ tạo ra một chuỗi số ngẫu nhiên (RAND) và gửi lại cho SIM của bạn. Sim sẽ dùng thuật toán bảo mật, kết hợp RAND với khoá bí mật Ki để tạo ra phản hồi mã hoá (SRES) và gửi lại cho nhà mạng. Lúc này, nhà mạng sẽ so sánh phản hồi nhận được từ SIM với dữ liệu của họ. Nếu trùng khớp, SIM được xác nhận là thuê bao hợp lệ.
Thiết lập mã hoá liên lạc: Sau khi xác thực, cả SIM và hệ thống mạng sẽ tạo ra một khóa mã hóa tạm thời (Kc). Mọi dữ liệu thoại, SMS hay truy cập internet sau đó đều được mã hóa bằng khóa này nhằm đảm bảo quyền riêng tư của bạn khi dùng mạng di động
Cấp quyền truy cập dịch vụ: Sau khi bạn được xác thực, điện thoại sẽ được cấp quyền truy cập vào các dịch vụ: nghe gọi, nhắn tin SMS và truy cập dữ liệu di động 3G/4G/5G, tùy SIM và gói cước nhà mạng. SIM còn giúp điện thoại chọn cấu hình nhà mạng, roaming quốc tế, lưu chọn mạng ưu tiên và quản lý số thuê bao

eSIM: Bước Tiến Thời Đại Số

Và vào năm 2017, eSim (Embedded Sim) xuất hiện và được thương mại hoá, bắt đầu với việc Google ra mắt bộ đôi smartphone Google Pixel 2 và Pixel 2 XL, trở thành những thiết bị đầu tiên hỗ trợ eSIM trên thế giới. Công nghệ này sau đó lan rộng, được Apple triển khai trên các mẫu iPhone XS, XS Max, iPhone XR vào năm 2018, và đến nay đã phổ biến trên rất nhiều thiết bị di động hiện đại.

Và eSim tiện lợi hơn dần trở nên phổ biến và có thể thay thế SIM vật lý trong tương lai

eSim, về cơ bản, là một vi mạch SIM số, được tích hợp sẵn vào bo mạch thiết bị như điện thoại, máy tính bảng, đồng hồ thông minh, giúp loại bỏ thao tác tháo lắp vật lý. Nói về mặt kĩ thuật, eSIM cũng tích hợp đầy đủ chức năng xác thực IMSI, ICCID, khóa bảo mật giống như SIM truyền thống nhưng dữ liệu lưu dưới dạng số hóa trên chip, quản lý từ xa. Điều này thúc đẩy sự xuất hiện của các thiết bị IoT, smartwatch, tablet và điện thoại cao cấp có thiết kế siêu tối ưu.

Ngoài ra, eSim có một số đặc điểm nổi bật sau:

Kích thước nhỏ gọn chỉ với vài milimet, cho phép tiết kiệm không gian và tạo điều kiện cho thiết kế siêu mỏng.
Việc cài đặt và quản lý hoàn toàn số hóa khi người dùng chỉ cần quét mã QR hoặc nhập thông tin nhà mạng để kích hoạt, tất cả diễn ra trong mục cài đặt của máy.
Một thiết bị có chứa nhiều eSim từ nhiều nhà mạng, cho phép người dùng dễ dàng chuyển đổi các nhà mạng khác nhau, đặc biệt là khi đi du lịch.

Và chính với sự tiện lợi, dễ dùng và không còn lo lắng về việc tháo lắp, mất sim, đổi sim. eSim dần trở nên phổ biến. Điều này được đẩy mạnh với việc quản lý, sao lưu và đồng bộ thông tin nhanh chóng, dễ dàng trên chip được số hoá.