스마트폰이 5G 네트워크에 연결되는 방식을 살펴보면 일반적으로 gNB, AMF, SMF, UPF와 같은 네트워크 요소에 주목합니다. 훨씬 작은 USIM은 간과하기 쉽습니다. 그러나 실제로 USIM은 5G 등록 및 이동성 상태 저장부터 가입자 식별 정보 프라이버시, NAS 보안 컨텍스트, 액세스 제어에 이르기까지 다양한 기능을 지원하기 위해 전용 데이터 구조가 필요합니다.
5G가 도입되면서 USIM 파일 시스템도 그에 맞게 확장되었습니다. 이는 기존 SIM 구조에 몇 가지 추가 파라미터를 저장하는 것만으로는 충분하지 않았습니다. 5GS 전용 디렉터리, 서비스 표시자, EF 파일이 USIM 애플리케이션 내에 새로 도입되어 이동 장비가 카드가 지원하는 5G 기능, 저장해야 할 데이터, 해당 구성을 어디에서 읽어야 하는지 판단할 수 있게 되었습니다.
EF5GS3GPPLOCI, EF5GAUTHKEYS, EFSUCI_Calc_Info와 같은 이름을 개별적으로 암기하는 것은 금방 혼란스러워질 수 있습니다. 더 실용적인 접근 방식은 이러한 파일을 해결하는 문제별로 그룹화하는 것입니다: 이동성, 보안, 가입자 식별 정보 프라이버시, 액세스 제어, 사업자 정보.
5G USIM 파일을 살펴보기 전에 UICC와 파일 시스템이 중요한 이유
SIM은 2G 시대에 시작되었으며 하드웨어와 애플리케이션이 밀접하게 통합된 가입자 식별 모듈로 이해할 수 있습니다. 하드웨어 구성 요소는 IC 칩이며, 소프트웨어 측면은 COS 운영 체제, 파일 시스템, 상위 계층 애플리케이션 또는 서비스로 구성됩니다.
3G가 도입되면서 USIM(Universal Subscriber Identity Module)은 애플리케이션이 실행되는 카드 플랫폼과 더 명확하게 분리되었습니다. UICC는 기본이 되는 Universal Integrated Circuit Card 플랫폼이며, USIM은 해당 플랫폼에서 애플리케이션으로 작동합니다. 즉, 일반적으로 "USIM 카드"라고 부르는 것은 논리적 아키텍처 관점에서 보면 UICC에서 실행되는 USIM 애플리케이션이라고 더 정확하게 설명할 수 있습니다.
이러한 구분이 중요한 이유는 5G가 USIM 외부에 완전히 별도의 데이터 시스템을 도입하지 않았기 때문입니다. 대신 5G 기능은 기존 USIM 서비스 및 파일 관리 모델을 계속 사용합니다.
스마트 카드의 많은 데이터는 파일 형식으로 저장됩니다. 논리적 구조는 주로 다음과 같습니다:
MF(Master File): 카드 파일 시스템의 최상위 파일.
DF(Dedicated File): 특정 애플리케이션이나 데이터 그룹을 구성하는 데 사용되는 전용 디렉터리.
EF(Elementary File): 실제로 서비스 데이터, 상태 정보, 구성 파라미터를 저장하는 기본 파일.
5G의 경우, 5GS 관련 EF 파일을 구성하기 위해 USIM 애플리케이션 아래에 전용 DF5GS 디렉터리가 추가되었습니다. 관련 USIM 애플리케이션 규격은 이 기능 그룹에 대해 9개의 5G 관련 서비스와 10개의 해당 EF 파일을 정의합니다.
DF5GS 아래에 어떤 5G 기능이 추가되나요?
EF 파일이 존재한다고 해서 자동으로 기능을 사용해야 한다는 의미는 아닙니다. 또 다른 중요한 파일은 EFUST(USIM 서비스 테이블)입니다.
EFUST는 USIM이 지원하는 서비스를 나타냅니다. 서비스 테이블에는 총 131개의 서비스가 포함되어 있으며, 여기서 논의하는 5G 관련 서비스는 122번부터 130번까지입니다. 서비스가 사용 불가로 표시되면 ME는 해당 서비스를 선택하지 않습니다. 실제 서비스 구성은 사업자가 정의합니다.
| 서비스 번호 | 5G 서비스 | 주요 관련 파일 또는 기능 |
|---|---|---|
| 122 | 5GS 이동성 관리 정보 | 3GPP 및 비3GPP 위치 정보와 NAS 보안 컨텍스트 |
| 123 | 5G 보안 파라미터 | EF5GAUTHKEYS |
| 124 | 가입자 식별자 프라이버시 지원 | EFSUCI_Calc_Info 및 EFRouting_Indicator |
| 125 | USIM에 의한 SUCI 계산 | SUCI 계산이 USIM에 의해 수행됨을 나타냄 |
| 126 | UAC 액세스 ID 지원 | EFUAC_AIC |
| 127 | 제어 평면 기반 VPLMN 내 UE 스티어링 | 로밍 시나리오를 위한 PLMN 스티어링 기능 |
| 128 | USIM에 의한 PDU 세션 호 제어 | PDU 세션을 위한 USIM 기반 호 제어 |
| 129 | 5GS 사업자 PLMN 목록 | EFOPL5G |
| 130 | 네트워크 특정 식별자 유형의 SUPI 지원 | EFNSI |
이 표는 개별 파일 이름을 암기하는 것보다 더 유용합니다. 기본적인 USIM 설계 모델, 즉 서비스 기능 표시와 해당 EF 데이터를 보여주기 때문입니다.
예를 들어, 서비스 122가 사용 가능하면 USIM은 5GS 이동성 관리를 위한 관련 파일을 제공해야 합니다. 서비스 123이 사용 가능하면 5G 인증 키 파일이 필요합니다. 서비스 129가 사용 가능하면 USIM은 5GS 사업자 PLMN 목록을 제공합니다.
공학적 관점에서 EFUST는 "이 카드가 무엇을 지원하는가?"라는 질문에 답하고, 개별 EF 파일은 "이 기능에 어떤 데이터가 필요한가?"라는 다음 질문에 답합니다. ME는 두 정보를 모두 사용하여 해당 5G 기능을 어떻게 처리할지 결정합니다.
5G 위치 및 보안 상태가 3GPP 액세스와 비3GPP 액세스에 대해 별도로 저장되는 이유는 무엇인가요?
DF5GS 아래에서 가장 단순한 파일 그룹 중 하나는 이동성 관리와 관련된 것입니다.
EF5GS3GPPLOCI는 3GPP 액세스를 위한 5GS 위치 정보를 저장하며, 다음을 포함합니다:
5G-GUTI;
마지막으로 방문한 5G-TAI;
5GS 업데이트 상태.
해당 파일인 EF5GSN3GPPLOCI는 비3GPP 액세스에 대해 동일한 유형의 정보를 저장합니다. 두 파일은 유사한 목적을 수행하지만 서로 다른 액세스 유형에 적용됩니다.
이는 USIM이 5GS 이동성 컨텍스트에서 가입자 번호만 저장하는 것이 아님을 보여줍니다. 이후 절차에서 사용할 수 있는 임시 식별 정보, 최근 위치 데이터, 업데이트 상태도 유지합니다.
NAS 보안 컨텍스트에도 동일한 분리가 적용됩니다. EF5GS3GPPNSC는 3GPP 액세스를 위한 NAS 보안 컨텍스트를 저장하고, EF5GSN3GPPNSC는 비3GPP 액세스를 위한 해당 NAS 보안 컨텍스트를 저장합니다.
또 다른 전용 보안 파일은 EF5GAUTHKEYS입니다. EFUST에서 서비스 123이 사용 가능하면 이 파일이 필요하며, ME가 생성한 KAUSF와 KSEAF를 포함한 5G 인증 관련 키를 저장합니다.
이러한 파일을 함께 살펴보면 5G USIM의 설계 논리가 드러납니다. 데이터는 단순히 프로토콜 이름으로 그룹화되지 않습니다. UE의 실제 운영 상태를 중심으로 구성됩니다: 어디에 등록되어 있는지, 네트워크에 어떻게 액세스하는지, 현재 유효한 보안 컨텍스트는 무엇인지, 나중에 어떤 인증 정보가 필요할 수 있는지.
SUCI, 액세스 제어, 사업자 정보는 어떻게 특정 EF 파일에 매핑되나요?
이동성 및 보안 컨텍스트 외에도 5G는 가입자 식별 정보 프라이버시와 액세스 제어를 위해 USIM 측에 추가 데이터 요구 사항을 도입합니다. SUCI 관련 기능은 가장 명확한 예 중 하나입니다.
EFSUCI_Calc_Info는 SUCI 계산 및 보호에 필요한 정보를 저장합니다. 이 파일이 ME에 사용 가능한지 여부는 EFUST에서 서비스 124와 125의 조합에 따라 달라집니다.
서비스 124가 사용 가능하고 서비스 125가 사용 불가능하면 SUCI 계산은 ME에 의해 수행됩니다. 이 경우 EFSUCI_Calc_Info가 존재하고 ME에 사용 가능해야 합니다.
서비스 124와 125가 모두 사용 가능하면 SUCI 계산은 USIM에 의해 수행됩니다. 이 경우 EFSUCI_Calc_Info는 ME에 사용 가능해서는 안 됩니다. 서비스 124 자체가 사용 불가능하면 파일도 ME에 노출되지 않아야 합니다.
파일의 주요 데이터 객체는 다음과 같습니다:
보호 스킴 식별자 목록: 보호 스킴 우선순위와 키 인덱스를 포함합니다.
홈 네트워크 공개 키 목록: SUPI 보호에 사용되는 홈 네트워크 공개 키와 관련 식별자를 포함합니다.
SUCI와 함께 사용되는 또 다른 파일은 EFRouting_Indicator입니다. SUCI의 일부를 구성하는 라우팅 표시자를 저장하며, 홈 네트워크의 AUSF 및 UDM으로 라우팅하는 데 사용할 수 있습니다.
가입자 식별 정보 프라이버시 외에도 USIM은 통합 액세스 제어(Unified Access Control)에 참여할 수 있습니다. EFUAC_AIC는 정의된 높은 우선순위 서비스와 연결된 액세스 ID를 포함한 액세스 관리 구성을 저장합니다. 이러한 값은 액세스 카테고리와 함께 사용되어 특정 서비스에 대한 액세스 제어를 지원할 수 있습니다.
사업자 표시 정보의 경우, EFOPL5G는 5G-TAI와 PLMN 네트워크 이름 레코드 식별자 간의 연관을 저장합니다. UE가 PLMN에 등록하면 ME는 이러한 연관을 사용하여 해당 사업자 이름 정보를 읽어 서비스 제공자 이름 또는 아이콘을 표시할 수 있습니다.
반면 EFNSI는 네트워크 특정 식별자 유형의 SUPI를 저장합니다. 이 경우 SUPI는 NAI 형식을 사용하며 IMSI가 아니어야 합니다.
5G 네트워크에서 USIM이 실제로 수행하는 역할은 무엇인가요?
USIM을 단순한 가입자 식별 카드로만 본다면 5G가 왜 그렇게 많은 추가 서비스와 EF 파일을 필요로 하는지 설명하기 어렵습니다.
종합적으로 이러한 파일은 USIM이 가입자 데이터, UE 상태, 보안 정보, 사업자 정책을 위한 서비스 테이블 제어 저장 기능 세트를 제공한다는 것을 보여줍니다.
고정된 식별 정보 이상을 저장합니다. 5G-GUTI와 마지막으로 방문한 TAI는 이동성 상태를 나타냅니다. NAS 보안 컨텍스트와 5G 인증 키는 보안 상태를 나타냅니다. SUCI 관련 파일은 가입자 식별 정보 프라이버시 보호에 참여하며, UAC, PLMN, PDU 세션 호 제어는 사업자 정책이 USIM을 통해 UE 동작에 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다.
서비스 127은 제어 평면 기반 VPLMN 내 UE 스티어링을 제공하며 로밍 관련 PLMN 선택에 사용될 수 있습니다. 서비스 128은 USIM에 의한 PDU 세션 호 제어를 제공합니다. 관련 작업 전에 단말은 PDU 세션 유형, SSC 모드, 5GSM 기능, 서빙 셀 정보 등의 정보를 USIM에 제공하고 카드에서 반환된 지시에 따라 계속할 수 있습니다.
이는 문제 해결에도 실질적인 의미를 갖습니다. 5G 단말 호환성 문제, 등록 실패, 가입자 식별 정보 프라이버시 문제 또는 특정 액세스 제어 동작을 조사할 때 무선 네트워크와 5G 코어만 확인하는 것만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 엔지니어는 USIM이 해당 서비스를 올바르게 선언하는지, 필요한 EF가 존재하는지, 파일 내용이 사업자 구성과 일치하는지도 확인해야 할 수 있습니다.
실용적인 문제 해결 순서는 다음과 같습니다: 먼저 EFUST를 확인하여 지원되는 기능을 확인하고, 해당 EF가 존재하는지 확인한 다음, EF 내용을 검사하십시오. 이는 5G 관련 파일을 개별적으로 모두 읽는 것보다 효율적인 경우가 많습니다.
5G 디바이스 및 코어 네트워크 엔지니어에게 이것이 USIM 파일 시스템을 이해하는 진정한 가치입니다. 겉보기에 별개로 보이는 많은 5G 기능은 궁극적으로 매우 구체적인 질문으로 귀결됩니다. UE가 네트워크 절차를 수행하기 전에 USIM이 어떤 기능을 선언했고 해당 기능을 위해 어떤 데이터를 저장했는가?
자주 묻는 질문
DF5GS와 ADFUSIM의 관계는 무엇인가요?
DF5GS는 USIM 외부의 별도 애플리케이션이 아닙니다. USIM 파일 구조 내에서 5GS 관련 데이터를 구성하는 데 사용되는 전용 디렉터리입니다. ADFUSIM은 USIM 애플리케이션의 기본 파일 공간으로 볼 수 있으며, DF5GS는 5G 관련 EF 파일을 위한 전용 위치를 제공합니다.
EFUST가 5G 서비스를 사용 가능으로 표시했지만 필요한 EF 파일이 누락된 경우 어떻게 되나요?
서비스가 사용 가능할 때 해당 EF가 존재해야 한다고 규격에서 요구하는 서비스의 경우, 이는 서비스 선언과 카드 파일 구성 간의 불일치를 나타냅니다. 문제 해결은 네트워크 측만 보는 것이 아니라 USIM 개인화 데이터, EFUST 구성, 필요한 EF가 올바르게 생성되었는지에 먼저 초점을 맞춰야 합니다.
스마트폰이 USIM의 5G EF 파일을 자유롭게 수정할 수 있나요?
반드시 그렇지는 않습니다. EF 파일마다 액세스 조건이 다릅니다. 일부 파일을 읽거나 업데이트하려면 PIN 승인이 필요할 수 있고, 활성화, 비활성화 또는 특정 구성 변경에는 ADM 권한이 필요할 수 있습니다. 따라서 파일을 읽고, 업데이트하고, 활성화하거나 비활성화할 수 있는지 여부는 해당 EF에 정의된 액세스 조건에 따라 달라집니다.
EFUST에 서비스 번호가 있지만 전용 EF 파일이 없는 5G 서비스가 있는 이유는 무엇인가요?
모든 USIM 서비스가 데이터를 저장하기 위해 별도의 EF를 필요로 하는 것은 아닙니다. 일부 서비스는 SUCI 계산이 USIM에 의해 수행됨을 나타내는 것과 같은 기능 표시자이며, 다른 서비스는 USIM 애플리케이션 자체에서 구현하는 제어 동작을 나타냅니다. 따라서 EFUST의 서비스 항목이 반드시 전용 EF 파일과의 일대일 관계를 의미하지는 않습니다.
