手机 SIM 卡和电话号码之间是什么关系？

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手机的SIM卡和电话号码之间存在着一种紧密且不可或缺的关系，它们共同作用，使手机能够连接到移动通信网络，并允许用户进行通话、发送短信和使用移动数据。可以把这种关系理解为：SIM卡是手机的“身份凭证”，而电话号码则是这个身份凭证在公共网络上的“公开地址”。

SIM卡（Subscriber Identity Module）
身份凭证： SIM卡是一张包含微型芯片的智能卡，它存储了用户在移动网络中的唯一身份信息。这张卡是你的手机能够识别并连接到特定移动网络运营商（MNO）的关键。
存储信息： SIM卡最核心的功能是存储以下关键信息：
IMSI (International Mobile Subscriber Identity - 国际移动用户识别码)： 这是一个全球唯一的15位数字编码，由国家代码、移动网络代码（MNC，识别运营商）和移动用户识别码（MSIN，识别具体用户）组成。IMSI是网络内部用来识别和认证你的订阅账户的。当你打开手机并连接网络时，手机会向网络发送IMSI，网络以此来验证你的SIM卡是否有效并授权服务。
鉴权密钥 (Authentication Key - Ki)： 这是一个高度机密的密钥，用于在手机和网络之间进行加密认证。这个密钥确保只有合法的SIM卡才能接入网络，防止未经授权的访问。
ICCID (Integrated Circuit Card Identifier - 集成电路卡识别码)： 这是SIM卡本身的序列号，全球唯一。
其他数据： SIM卡还可以存储一些附加信息，如你订阅 电话营销数据 服务列表、SMS中心号码、联系人（尽管现代智能手机通常将联系人存储在手机内存或云端）。
网络认证： 每次你的手机尝试连接到移动网络时，SIM卡都会参与一个复杂的认证过程。它使用IMSI和鉴权密钥与网络进行“握手”，如果认证成功，网络就允许你的手机进行通话、发送短信和使用数据。
电话号码（MSISDN - Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network Number）
公开地址： 你的电话号码是MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network Number) 的简称。它是你向外界公布的、供他人拨打或发送短信以联系到你的公共数字。
网络映射： 电话号码本身并不直接存储在SIM卡上（尽管SIM卡可能有一个区域用于显示它）。相反，你的电话号码是由你的移动网络运营商（MNO）分配并映射到你的IMSI上的。这意味着，在运营商的数据库（例如归属位置寄存器 - HLR）中，有一个记录表明你的电话号码（MSISDN）与你的SIM卡上的IMSI相关联。
呼叫路由： 当其他人拨打你的电话号码时，电话网络首先查找你的MSISDN所对应的IMSI。然后，通过查询你的IMSI当前注册的移动网络（这涉及到你的手机连接的基站信息），网络就能将呼叫或短信准确地路由到你当前正在使用的设备上。
两者之间的关系总结
SIM卡是基础，电话号码是门面： 没有SIM卡（或eSIM），手机无法连接到蜂窝网络。SIM卡提供的是接入网络的“钥匙”和“身份”。而电话号码则是你在这个网络上被外界联系的“地址”。
一对一映射： 在任何给定时间，一张激活的SIM卡通常对应一个主要的电话号码。
实现携号转网： 电话号码和SIM卡内部的IMSI是分离的，这使得携号转网（Number Portability）成为可能。当你从一家运营商切换到另一家运营商但想保留原来的电话号码时，你的新SIM卡会有一个新的IMSI，但你的新运营商会将你原有的电话号码（MSISDN）映射到这个新的IMSI上，从而实现了号码的“携带”。
简而言之，SIM卡是手机在网络中“活”起来的必备硬件，它提供了你的唯一身份；而电话号码则是这个身份对外展现的“联络方式”，是别人能找到你的那串数字。两者协同工作，才构成了我们今天熟悉的移动通信服务。