SORACOM UG 東京 #8 eSIM オーバービュー 株式会社ソラコム プリンシパルソフトウェアエンジニア 片山暁雄

1. eSIM オーバービュー

2. • 名前：片山 暁雄
• 所属：株式会社ソラコム
– 執行役員
– プリンシパルソフトウェアエンジニア

3. チップ型SIMの提供を開始
チップ型(MFF2)
より小さく
6mm×5mm
より堅牢に
温度耐性
振動耐性
衝撃耐性
これまでの
カード型SIM
チップ型

4. •製品や機器にSIMを組み込む際に、在庫時の通信コ
ストを削減したい
•機器や工業製品の場合、カードSIMではなく、基板
に組み込むチップ型のSIMで耐振動性等を高めたい
IoT/M2M用途でSIMを組込むお客様の課題

5. •“Embedded” SIM
• SIMの形状の話
• 組み込み用途に使う
• 大容量メモリ
•書き換え可能なSIM
• eUICC
eSIM
https://www.gsma.com/rsp/wp-content/uploads/2017/03/4.Qualcomm_iUICCDemo-for-MWC_Final_Feb02_2017.pdf
1FF 2FF 3FF MFF24FF

6. iUICC
https://www.gsma.com/rsp/wp-content/uploads/2017/03/4.Qualcomm_iUICCDemo-for-MWC_Final_Feb02_2017.pdf

7. そもそもSIMとは
認証
ローミング ユーザデータ
USIM=Universal Subscriber Identity Module
USIMとは欧州の2G（GSM）の移動機に採用され
ていたSIMカードを拡張したもの。
CPUを内臓したICチップ(UICC)で、3G/LTE移動
機において不可欠なデバイスの1つ。

8. FLASH / EEPROM
ROM
RAM
CPU
CPU : 32bit
メモリー: FLASH
標準規格: ISO / 3GPP / ETSI / GP
電気特性: 1.8 / 3 / 5 v
クロック: 1～5MHz
形状 : 2FF(plug-in)/3FF(micro)/4FF(nano)/embedded
機能
-Java Card (ver. 3.0.1) or later
-OTA(RFM/RAM)
-SAT/USAT
-Secure Element
-PKI
-Crypt
ベースのSecure ICは
Infineon/Samsung/ST Microsystems
などの半導体ベンダが供給
UICC (Universal Integrated Circuit Card)

9. UICCの論理構造
Core O.S
UICC
Card Manager
and Security
domains
Remote
Applet
Management
Core
Applications
(USIM)
File System
servers
Toolkit and Javacard runtime
environment
Javacard
packages
Javacard
Applet
UICC API and
USIM API
Javacard
Toolkit Applet

10. Javaアプレット……

11. http://www.oracle.com/technetwork/java/javacard/javacard1-139251.html
Javacard
• UICC上でセキュアにアプリケーションを動作させるた
めの環境。非常に限られたメモリと処理能力で動作
• Java Card上のJava VMで動作するバイトコードは、通
常のJava VMのサブセット
• エンコーディングや最適化は異なる
• アプレット内で生成したオブジェクトは、永続化メモリ
に保存される
• RAMは非常に少ないので、一時的なデータもしく
はセキュリティセンシティブなデータのみに利用
• ガベージコレクションは基本的にない

12. Javacard の歴史
https://en.wikipedia.org/wiki/Java_Card
Version 2.1
(07.06.1999)
Version 2.1.1
(18.05.2000)
Version 2.2
(11.2002)
Version 2.2.1
(10.2003)
Version 2.2.2
(03.2006)
Version 3.0.1
(15.06.2009)
Version 3.0.4
(06.08.2011)
Version 3.0.5
(03.06.2015)
-RSA without padding.
-AES cryptography key encapsulation
-CRC algorithms,
-ECC key encapsulation,
-Diffie-Hellman key exchange
- Improved Logical Channels support (20)
- SHA-256, SHA-384, SHA-512
- ISO9796-2,
- HMAC,
- Korean SEED MAC NOPAD,
- Korean SEED NOPAD
-Classic and Connected editions
-SHA-224, SHA-2 for all signature
algorithms
-DES MAC8 ISO9797.
- Diffie-Hellman modular
exponentiation
- Domain Data
Conservation for Diffie-
Hellman
- Elliptic Curve and DSA
keys,
- RSA-3072
- SHA3
- plain ECDSA
- AES CMAC
- AES CTR.
•Added the isAppletActive method to the JCSystem class
- Added
the AppletEvent interface
with the uninstall method.
- Added
the isAppletActive method to
the JCSystem class

13. Javacardアプレットの動作
• JCRE(Java Card Runtime Environment)がアプレットのinstallを実施
• アプレットが登録処理を実施
• Select（ユーザーの画面選択や通信呼び出しなど）で起動
• processメソッドでAPDUコマンドを渡し、アプレットで処理

14. Javacard アプレットの実装サンプル
package io.soracom.jc_hello_pkg;
import javacard.framework.*;
public class jc_hello extends javacard.framework.Applet {
public static void install(byte[] bArray,
short bOffset, byte bLength) {
// call Applet.register()
}
public void process(APDU apdu) {
//Insert your code here
}}
javacard.framework.Appletを継承
して実装。
The class javacard.framework.Applet provides a framework for applet execution.
installメソッドを実装して、
アプレットのインスタンスを登録する
デバイスでアプレットを選択して、
APDUコマンドを投げるとこのprocessメソッドが呼ばれる
http://www.javaworld.com/article/2076450/client-side-java/how-to-write-a-java-card-applet--a-developer-s-guide.html

16. APDU
例:IMSIの読み取り
00 B0 00 00 3F 00 7F 20 6F 07
(Application Protocol Data Unit)
• 端末とJavacardアプレットがやり取りするためのバイト列
CLA INS P1 P2 P3
SW1 SW2
Command APDU
Response APDU
Data
Read Binay ディレクトリ ファイル

17. MF：Master File
→必須の最上位のファイル
DF：Dedicated File
→フォルダ機能のファイル
EF：Elementary File
→通常のファイル
ADF：Application Dedicated File
→Application (USIMなど）専用のDFファイル。
EEPROM部分にユーザデータやアプリケー
ションに必要なパラメータが格納されてい
る。
ファイル構造
APDUコマンドで、カードリーダー経由で読み取りが可能

18. 開発ツールなど
• 開発とコンパイル
• Eclipse or Netbeans IDE
• コンバージョン
• JCDK - Javacard Development Kit
• アプレットのインストール
• SIM Alliance CAT loader 2.0 とカードリーダー
• 実機のテスト
• APDUコマンドのキャプチャツールを利用

19. コンパイルとコンバージョン
class
.exp
COMPILE
.java
CONVERT .cap
.jca

20. • 答え : NO
• アプレットをSIMに入れるには、OTA鍵が必要
• DOCOMOのSIMのOTA鍵は、DOCOMOのみが保持
• MVNOは利用不可
• ソラコム発行のグローバルSIMは、ソラコムが鍵を保持
DOCOMOのSIMにアプレットを入れられる？

21. SORACOM Air
SIM職人が
１枚１枚
心を込めて
手焼きしています
JavaFX
DynamoDB 2015年度発表

22. SORACOM SIMアプレット
SORACOM
SIM Applet
1
SORACOM
SIM Applet
2
SIM基本機能
（認証等）
SIM OS
Java applet実行環境
• SIM上で動作して様々な拡張機能を実行
• SORACOMプラットフォームとセキュアな通信路を確立可

23. SORACOM SIMアプレット第一弾：
SIM Local Info レポート機能 (Public Beta)
U-1. Local infoレポートを要求
U-2. Accepted
S-4. Update local info
S-2. デバイスに情報問い合せ
S-3. Local info:
- MCC, MNC, Location Area Code
- Cell Id
- ネットワークの種類（GSM/3G/LTE）
- IMEI
- セルの電界情報
- バッテリ残量
S-1. Local infoレポートを要求
U-3. Get subscriber
U-4. Subscriber w/ Local Info
デバイス側でしか取得できない
情報を取得可能に！

24. •“Embedded” SIM
• SIMの形状の話
• 組み込み用途に使う
• 大容量メモリ
•書き換え可能なSIM
• eUICC
eSIM
https://www.gsma.com/rsp/wp-content/uploads/2017/03/4.Qualcomm_iUICCDemo-for-MWC_Final_Feb02_2017.pdf
1FF 2FF 3FF MFF24FF

25. •GSMAで規定された、リモートからOTA(Over the
Air)でSIMを書き換える規格
•通信キャリアのプロファイルを切り替えることで、
１つのSIMで複数の通信キャリアと接続が可能
•機器に組み込む場合(embedded)、この機能は必須
eUICC

26. OTA鍵があれば
SIM書き換えられるってさっき言ってた

27. UICCとeUICCの違い
UICC
プロファイル
１つだけ
OTA
OTA key
eUICC
ECASD:eUICC Controlling Authority Security Domain
ISD-P:Issuer Security Domain Profile
ISD-1 ISD-2
DOCOMO
ISD-3
KDDI
ISD-R ECASD
OTA
OTA key
SORACOM
Subscription
ManagerISD-R key
同時にアクティブになるの
は１つだけ

28. 各種登場人物
https://www.gsma.com/iot/wp-content/uploads/2014/01/1.-GSMA-Embedded-SIM-Remote-Provisioning-Architecture-Version-1.1.pdf
プロファイル作成
通信キャリア
(SORACOMなど)
SIM製造
ISD-R keyを作って
SIMに入れる
プロファイル管理ECASDに格納
する証明書を
発行する

29. eUICC & Subscription Management
©2016 SORACOM, INC 29
Standardization
• GSMA
• Remote Provisioning Architecture for Embedded UICC . Technical Specification (GSMA SGP.02, M2M)
• Remote SIM Provisioning Technical Specification (GSMA SGP.22, Consumer Devices)
• SIMalliance
• eUICC Profile Package - Interoperable Format Technical Specification
• ETSI
• Smart Cards; Embedded UICC; Physical, Logical, and Electrical Characteristics (ETSI TS 103 384, eUICC
standard)
• GlobalPlatform, GSMA
• Secure Channels SCP81, SCP03, SCP03t and key establishment ECKA (GlobalPlatform, GSMA)

30. eSIMオーバービューまとめ
• eSIMは、形状の話と中身の書き換えの話がある
• SIMの内部ではJavaCardアプレットが動作する
• SIM自体がセキュアエレメントなので、暗号化や認証情報保存、決済などの用途
でも使える
• OTA鍵でリモートからの書き換えも可能
• eSIMを利用すれば、組み込んだ製品を出荷したあとにプロファイルを入
れられる
• 例
• 利用する国によって複数のプロファイルを切り替える（自動車など）
• 製品出荷後に、好きな通信キャリアのプロファイルを入れる（スマートウォッチなど）
• 組み込み用途で試してみたい方はご連絡を！

31. Documentation and specifications
• ISO 7816-4
http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=54550
• Javacard 3.0.x Specification
https://docs.oracle.com/javacard/3.0.5/
• UICC API for Java card (ETSI TS 102 241)
http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102200_102299/102241/07.00.00_60/
• USIM API for Java card (3GPP TS 31.130)
http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/31_series/31.130/31130-700.zip
• SIM Alliance Stepping Stones R7
http://simalliance.org/wp-content/uploads/2015/06/SteppingStones_R7_v100.pdf