X-eSIM技术研究

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霍薇靖 中移智库

eSIM（Embedded SIM）是一种新型的SIM卡，以芯片形式焊接在终端电路板上，用户无须安装传统电信运营商提供的实体SIM卡，可在线下载不同电信运营商的多个码号数据（支持多“卡”多待）、自由切换使用。立足国内电信行业监管规范要求、市场自身发展需求与前沿技术演进趋势，中国移动提出X-eSIM全新技术发展理念，秉持“安全国家可控、技术产业可控、业务行业可控”原则，并以能力开放、自主可控、技术聚合作为X-eSIM的核心发展导向，通过自身能力及技术迭代，满足各类泛终端多元化场景应用需求。

01
依托能力开放，X-eSIM赋能各类智慧民生场景

当前eSIM主要为用户提供通信鉴权服务，中国移动希望充分发挥eSIM安全载体优势，持续与公安、金融、交通等行业合作，发展身份类、支付类、出行类、通信类业务。身份类业务主要是为了满足用户在政务、民生场景中的身份核验需求，如数字身份证可在酒店、文旅等场景替代物理实体卡，还有电子社保卡、SIM快捷认证等。支付类业务主要是为了满足用户日常消费、金融管理等支付需求，如使用数字人民币进行线上线下交易，使用区块链钱包对虚拟货币交易提供安全保护。出行类业务聚焦用户通勤、自驾等场景，使用数字车钥匙解锁车辆、授权他人使用等，可替代传统物理钥匙，使用交通卡乘坐地铁、公交、轮渡等公共交通。通信类业务主要是满足用户对通信隐私、信息传递的高要求，如量子密话，对用户语音通话内容进行端到端加密，还有必达消息适用于政务通知、救灾减灾等关键场景，确保信息触达用户。

为支撑交通出行、民生支付、身份认证等多元化智慧民生场景落地，X-eSIM 需具备多应用承载能力，依托标准化协议实现应用预装、动态加载、NFC近场交互、高速机卡传输全能力覆盖。

一是支持GP（GlobalPlatform）安全应用协议。一方面可支持通过profile（运营商配置文件）预置卡应用及个人化数据，Profile成功安装激活后用户可立即使用预置应用。另一方面，可针对eSIM上处于激活状态的profile，进行卡应用的动态加载、更新、删除等操作，实现卡应用全生命周期管理。

二是支持SWP/HCI接口通信协议。可切换卡模拟、读卡器两类工作模式，联动终端NFC芯片实现公交刷卡、门禁鉴权、离线消费等近场交互业务。

三是支持高速机卡接口。基带芯片与SIM卡之间通过ISO 7816接口进行数据交互，当前传输速率仅为200+Kbps，无法满足大数据加密和超低时延等行业需求，X-eSIM支持高速7816接口速率，增强速率（F,D）可涵盖(2048,256)，(2048,128)，（1024,128），（1024,64），(512,64)，(512,32)，(512,16)和(512,8)，最高理论传输速率可达2.5Mbps。

四是预留后续新业务、新应用部署空间。现阶段X-eSIM可用用户RAM不低于16 KB，用户可用非易失存储NVM容量不少于800 KB。

02
锚定关键技术，X-eSIM逐步实现自主可控

（一）在安全芯片方面，攻关RISC-V安全内核（RISC-V Secure Kernel）

基于开源的RISC-V指令集架构，设计具备硬件级安全防护能力的专用内核。指令集灵活可扩展，可结合实际应用需求定制化增添指令模块，显著提升数据处理效能。

具备多维防护能力，通过消除或降低时间、功耗及电磁侧信道攻击的差异性，有效防范信息泄露型攻击。

提供对篡改行为的控制与限制手段，保障硬件完整性。通过细粒度特权级访问控制及配置锁定机制，防止非法访问与越权操作。对特定接口的敏感数据获取进行屏蔽与管控，防止功能被恶意利用。

（二）在操作系统方面，采用原创基于寄存器的技术架构“科烽”虚拟机

全新设计精简高效指令集：设计指令集混合编码机制，采用宏指令定义标准指令组实现指令占用资源与执行效率平衡，提升执行效率，并优化代码占用空间。

全新设计API接口：虚拟机通过API接口为上层应用提供各类能力，重新设计虚拟机加解密、存储访问等API接口，并基于最新架构适配GP API、HCI API、UICC API等。

创新提出EF格式安装包：通过指令集优化设计，不再引用常量池，显著减少了安装文件大小，在空间受限的SIM卡上有效提升空间利用率。

支持多种编程语言：打破多应用智能卡虚拟机仅支持Java单一编程语言的限制，支持多种面向对象编程语言（如Java、C++、Kotlin等）。

03
深化多元技术聚合，拓展X-eSIM全场景服务能力

（一）与AI结合，提供智能体身份认证授权能力

在人工智能技术规模化落地、各类AI智能体加速迈向商业化应用的产业浪潮下，多主体跨场景跨生态协同已成为常态，海量智能设备与智能体频繁接入模型服务及业务系统，可信身份管控已成为AI规模化安全落地的关键瓶颈。针对未来智能服务场景中多维身份主体面临的动态确权、可信协同及合规溯源等挑战，依托X-eSIM硬件安全底座，研究智能服务统一身份标识体系、智能服务权限及治理技术，以及基于X-eSIM的智能服务安全增强技术，全面推动身份管理由静态准入向动态任务编排方向转型。

（二）与卫星通信结合，提供多模连接能力

SIM/eSIM是移动通信网络用户身份识别和鉴权认证核心基础载体，X-eSIM持续发挥其天然载体优势，通过Profile（配置文件）承载卫星互联网中的用户唯一标识符、鉴权密钥以及必要的加密信息，确保用户在接入卫星网络时，其身份能够得到严格验证，保护用户数据的安全与隐私，进而实现空天地一体化连接。

（三）与PQC结合，提供抗量子的安全能力

量子计算机的出现将对传统密码算法带来巨大安全挑战，非对称安全体系将被彻底攻破，对称密码安全性将减半。X-eSIM主要采用国密、国际密码算法保障通信链路的安全性和数据存储与处理的机密性，量子计算对SIM体系构成系统性安全威胁，威胁用户隐私和通信安全，并进一步对民生、金融乃至国家安全造成威胁。在量子计算的威胁下，X-eSIM将向抗量子密码迁移。一方面，全面替换现有非对称密码算法，选用经密码学界验证、具备抗量子特性的算法体系在SIM卡上实现；另一方面，升级对称密码算法的安全强度，抵消量子算法带来的安全性削弱。

04
小结与展望

X-eSIM围绕自主可控、能力开放、技术聚合三大发展主线，从底层芯片内核、自研虚拟机筑牢国产化技术根基，依托开放能力落地各类智慧民生应用，同时深度融合AI、卫星通信、后量子密码等前沿技术，构建起区别于传统eSIM的全栈自主技术架构，既契合国内电信行业监管要求，又适配海量泛终端多元化落地需求。作为一项长期发展规划，X-eSIM将根据技术发展趋势持续优化升级。