携帯電話の登場以来、ほとんどの携帯電話接続デバイスは、携帯電話ネットワークのセキュリティと認証のために、内蔵番号または加入者識別モジュール (SIM) カードを使用しています。現在のほとんどの携帯電話と携帯電話に接続されたコンピュータは、セキュア エレメントとしてSIMモジュールを使用しています。
SIMカードの主な機能の1つは、セキュリティの強化です。SIMモジュールに書き込まれた個々の加入者認証キーは、無線チャネル経由で送信されることはありません。
無線局とのハンドシェイクと署名された応答の計算はSIM内で処理されます。国際モバイル加入者IDや個人キーなどの機密加入者情報は、SIMから決して公開されません。
通信のセキュリティとプライバシーを保証するために、SIMメーカーは、最大限のセキュリティ クリアランスとプロセスで施設を認定する必要があります。このプロセスの一環として、SIMメーカーはカードをオペレータに送信し、認証用の暗号化キーを別途送信します。
場合によっては、この手順だけでは不十分なことがあります。数年前、世界最大のSIMモジュール製造業者であるGemaltoがアメリカとイギリスの機関によってハッキングされ、何十万、いや何百万ものSIMカード暗号化キーが盗まれたことが発覚しました1。これらのキーにアクセスできれば、適切なツールを使用すればGSM通信を盗聴することが可能になります。複数の政府機関が数年間にわたって鍵を使用していたことが判明した。
組み込みSIMの誕生
2016年のMobile World Congressで、GSMAは組み込みSIM仕様 2 (eSIMまたはeUICCとも呼ばれる) の最終リリースを発表しました。これにより、通信事業者やメーカーは、この仕様を使用して、世界中で増加している接続デバイスの認証情報をプロビジョニングできるようになりました。
画像提供: Infineon Technologies
現在、デバイス メーカー、オペレーター、企業にとって最大の課題は、世界中で毎年導入される数十億台のデバイスに認証情報を提供することです。ここで、組み込みSIM (eSIM) とその統合バージョン (iSIM) が登場します。
どちらのソリューションも、SIMカードに比べて大きな利点があります。従来のカードのフォーマットは長年にわたってサイズが縮小されてきましたが、今日のデバイスで使用されている現在のnano-SIMに至るまで、依然として物理的な配送、デバイスへの穴、デバイス ボード上のかなりのスペースが必要になります。
さらに、従来のSIMカードでは、オペレータ プロファイルを変更したり、複数のデバイスに搭載したりするには、各デバイスに物理的にアクセスしてモジュールを交換する必要があります。
スマートフォンはサービスサブスクリプションを備えたデバイスであるため、これはまだ重要ではありませんが、センサーやエッジコンピューティングデバイスなどの小型で安価なユニットの大規模なIoT展開では大きな問題となります。
スマートウォッチ、タブレット、電子書籍リーダー、その他の小型のセルラー接続消費者向けデバイスでは、長年にわたってeSIMが使用されてきました。GSMA仕様が実現する前から、Apple (iPad用) とAmazon (Kindle用) はどちらも、独自バージョンの組み込みSIMを使い始めていました。
現在、Appleはすべてのスマートフォン (2018年のiPhone XS以降) にSIMを内蔵して製造しており、ほとんどのAndroidメーカーはハイエンド モデルにeSIMを組み込んでいます。80か国以上で200社を超えるモバイル通信事業者がeSIM消費者向けサービスを提供しており、2024年までに、組み込みUICCの出荷数は消費者市場とIoT市場の両方で8億7,500万台を超えると予想されています。
ほとんどの消費者はまだeSIMの存在を知りません。「消費者の80%がまだeSIM技術を認識していないという事実は、広範囲にわたる導入に現実的なリスクをもたらす」と、G+Dのモバイルセキュリティ戦略マーケティングマネージャー、ソレン・ハウボルド氏は述べた。
eSIMはセルラー接続IoTの現在と未来です
eSIMは当初コネクテッドカーやウェアラブル向けに採用されていましたが、現在は産業分野、特に大規模なIoT展開に使用されています。何千ものIoTデバイスを展開し、安全なオンボーディングを実行し、無線でセルラー認証情報をプロビジョニングできるため、eSIMはさまざまな業界で採用される重要なテクノロジーとなっています。
Juniper Research3 の最近のレポートでは、2025年までにeSIMとiSIMを使用する接続デバイスが34億台に達すると予測されています。
iSIMの利点
独立した組み込みSIMには、小型化、OTAオンボーディングとアップデート、低消費電力などの利点がありますが、SIMモジュールをより大きなSoCに統合すると、モジュールに小型で安価なソリューションを求めるOEMにとってさらにメリットがあります。
基本的な接続のみを必要とする安価なデバイスの場合、eSIMは適切なソリューションです。統合SIMは、異なる無線を使用し、オンボード処理を必要とするより高度なユニットに比べて大きな利点を提供できます。
SONY Semiconductors (旧Altair Semiconductor) などの企業は、ALT12504 やALT1255などの統合IoTモジュールを提供しています。どちらのモジュールも、2Gフォールバック、アプリケーション実行用のARM Cortex M4 MCU、iSIMを含むNB-IoTおよびLTE-CatM (1250のみ) セルラー接続を統合しています。
NXPは、組み込みのセキュア エレメント、近距離無線通信、eSIMを搭載したSN100U5 シングルダイ チップセットを提供しています。同社はSU070スタンドアロンeSIMソリューションも販売している。
iSIMは、SoCのローカル バス上に配置され、無線モデム、メモリ、プロセッサなどの他のコンポーネントと通信するため、デバイス ボード上のスペース要件がさらに削減され、SIMの消費電力が低減し、パフォーマンスが向上します。
iSIMソリューションを統合すると、デバイスのBOMも削減され、メンテナンス コストも削減されます。
eSIMの大量導入にはセキュリティが最重要
eSIMはワイヤレス デバイスに統合されているため、取り外したり交換したりすることはできません。したがって、組み込みSIMを使用する際の主な課題は、キャリアの認証情報とソフトウェアの更新を安全に提供することです。GSMA IoT SAFE6 フレームワークとeSIM仕様は、新しいオペレータ プロファイルとセキュリティ アップグレードの安全なOTA配信を実現します。
ここで、安全な製造施設が役に立ちます。ルート キーはモジュールにロックする必要があり、それらのキーが信頼の基盤となるため、安全で認定された製造施設が必要です。そのため、eSIMの大手メーカーの1つであるInfineonなどの企業は、GSMA認定を受けた最先端の安全な施設を備えています。
さらに、ARM社のKigenは、新しい資格情報の安全なOTA配信を提供します。KigenのCEO、Vincent Korstanje氏 7 によると、「当社にはリモートSIMプロビジョニング サーバーがあり、これを使用してeSIMの資格情報を切り替えることができます。セキュリティアップデートを行う場合は、オペレータを変更することもできます。」
画像提供: ARM傘下のKigen
GSMA Intelligence 8によると、「IoT市場におけるeSIMの採用は、長期的な可能性に比べるとまだ低い」とのことです。自動車業界は例外であり、他の業界にとってのベンチマークとなります。現在、コネクテッドカーはeSIM接続の大きな割合を占めています。[...]コネクテッドカーやウェアラブル以外にも、特にエンタープライズ市場で5Gの採用が大規模に進めば、eSIMは家電製品、公共事業、スマート製造などの他のユースケースでセルラーネットワーク認証の主な手段になる可能性があります。」
[1] https://www.theregister.com/2015/02/25/gemalto_everythings_fine_security_industry_hang_on_a_minute/
[2] https://www.gi-de.com/en/spotlight/connectivity/connect-iot-devices
[3] https://www.juniperresearch.com/researchstore/devices-technology/esims-research-report
[4] https://www.altair-semi.com/products/alt1250/
[5] https://www.nxp.com/company/blog/connect-with-confidence-gsma-membership-solidifies-nxps-position-in-the-esim-market:BL-GSMA-MEMBERSHIP-ESIM-MARKET
[6] https://www.gsma.com/membership/resources/how-esim-helps-to-keep-the-iot-safe/
[7] https://iot.eetimes.com/arms-kigen-provides-the-services-for-esims-and-isims-used-on-iot-devices/
[8] https://data.gsmaintelligence.com/research/research/research-2020/esim-moving-up-the-agenda-from-industry-work-to-customer-adoption